I

UNIVERSIDAD TÉCNICA DEL NORTE

FACULTAD DE INGENIERÍA EN CIENCIAS

AGROPECUARIAS Y AMBIENTALES

CARRERA DE AGROINDUSTRIA

TÍTULO

“DISEÑO DE UNA PLANTA DE EXTRACCIÓN DE CERA

PROVENIENTE DE LA CACHAZA DE LA INDUSTRIA

AZUCARERA DE LA ZONA I”

TESIS PREVIA A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERO

AGROINDUSTRIAL

AUTOR: Sebastián Andrés Pozo Pozo

DIRECTOR: Ing. Jimmy Cuarán

Ibarra – Ecuador

2017

II

III

UNIVERSIDAD TÉCNICA DEL NORTE

BIBLIOTECA UNIVERSITARIA

AUTORIZACIÓN DE USO Y PUBLICACIÓN A FAVOR DE

LA UNIVERSIDAD TÉCNICA DEL NORTE

1. IDENTIFICACION DE LA OBRA

La Universidad Técnica del Norte dentro del proyecto Repositorio Digital Institucional,

determinó la necesidad de disponer de textos completos en formato digital con la finalidad

de apoyar los procesos de investigación, docencia y extensión de la Universidad.

Por medio del presente documento dejo sentada mi voluntad de participar en este proyecto,

para lo cual pongo a disposición la siguiente información:

DATOS DE CONTACTO

CÉDULA DE IDENTIDAD: 1003867841

APELLIDOS Y NOMBRES: Sebastián Andrés Pozo Pozo

DIRECCIÓN: José Domingo Albuja 2-122 y Rio

Tumbéz

EMAIL: Sebastianfly9117@gmail.com

TELÉFONO

FIJO:

062611705 TELÉFONO

MÓVIL:

0983264924

DATOS DE LA OBRA

TÍTULO: “Diseño de una Planta de Extracción de

Cera Proveniente de la Cachaza de la

Industria Azucarera de la Zona I”.

AUTOR: Pozo Pozo Sebastián Andrés

FECHA: 2017 – 11 – 15

SOLO PARA TRABAJOS DE GRADO

PROGRAMA: X PREGRADO POSTGRADO

TÍTULO POR EL QUE OPTA: Ingeniero Agroindustrial

ASESOR / DIRECTOR: Ing. Jimmy Cuarán, Mg.I

IV

2. AUTORIZACIÓN DE USO A FAVOR DE LA UNIVERSIDAD.

Yo, Sebastián Andrés Pozo Pozo, con cédula de identidad Nro. 100386784-1, en calidad

de autor y titular de los derechos patrimoniales de la obra o trabajo de grado descrito

anteriormente, hago entrega del ejemplar respectivo en formato digital y autorizo a la

Universidad Técnica del Norte, la publicación de la obra en el Repositorio Digital

Institucional y uso del archivo digital en la Biblioteca de la Universidad con fines

académicos, para ampliar la disponibilidad del material y como apoyo a la educación,

investigación y extensión; en concordancia con la Ley de Educación Superior, Artículo 144.

3. CONSTANCIA.

El autor manifiesta que la obra objeto de la presentación autorización es original y se

desarrolló, sin violar derechos de autor de terceros, por lo tanto la obra es original y que es

el titular de los derechos patrimoniales por lo que se asume la responsabilidad sobre el

contenido de la misma y saldrá en defensa de la Universidad en caso de reclamaciones por

parte de terceros.

Ibarra, a los 16 días del mes de Noviembre de 2017.

EL AUTOR

Sebastián Andrés Pozo Pozo

C.I. 100386784-1

V

UNIVERSIDAD TÉCNICA DEL NORTE

CESIÓN DE DERECHOS DE AUTOR DEL TRABAJO DE GRADO A

FAVOR DE LA UNIVERSIDAD TÉCNICA DEL NORTE

Yo, Sebastián Andrés Pozo Pozo, con cédula de identidad Nro. 100386784-1, manifiesto

mi voluntad de ceder a la Universidad Técnica del Norte los derechos patrimoniales

consagrados en la Ley de Propiedad Intelectual del Ecuador, artículos 4, 5 y 6, en calidad de

autor de la obra o trabajo de grado denominado: “DISEÑO DE UNA PLANTA DE

EXTRACCIÓN DE CERA PROVENIENTE DE LA CACHAZA DE LA INDUSTRIA

AZUCARERA DE LA ZONA I ”, que ha sido desarrollado para optar por el título de:

Ingeniero Agroindustrial en la Universidad Técnica del Norte, quedando la Universidad

facultada para ejercer plenamente los derechos cedidos anteriormente. En mi condición de

autor me reservo los derechos morales de la obra antes citada. En concordancia suscribo este

documento en el momento que hago entrega del trabajo final en formato impreso y digital a

la Biblioteca de la Universidad Técnica del Norte.

Ibarra, a los 16 días del mes de Noviembre de 2017.

Sebastián Andrés Pozo Pozo

C.I. 100386784-1

VI

UNIVERSIDAD TÉCNICA DEL NORTE

BIBLIOTECA UNIVERSITARIA

CERTIFICACIÓN

Certifico que el presente trabajo previo a la obtención del Título de Ingeniero Agroindustrial

con el tema “DISEÑO DE UNA PLANTA DE EXTRACCIÓN DE CERA

PROVENIENTE DE LA CACHAZA DE LA INDUSTRIA AZUCARERA DE LA

ZONA I”, ha sido desarrollada y terminada en su totalidad por el Señor Sebastián Andrés

Pozo Pozo, con Cédula de Identidad 100386784-1 bajo mi supervisión para lo cual firmo en

constancia.

DIRECTOR DE TESIS.

VII

DECLARACIÓN

Yo, Sebastián Andrés Pozo Pozo, declaro que el trabajo aquí escrito es de mi autoría, que

no ha sido previamente presentado para ningún grado o calificación profesional y que he

consultado las referencias bibliográficas que se incluyen en este documento.

A través de la siguiente declaración cedo mi derecho de propiedad intelectual

correspondiente a este trabajo a la Universidad Técnica del Norte, según lo establecido por

la Ley de Propiedad Intelectual, por su reglamento y por la normatividad institucional

vigente.

Sebastián Andrés Pozo Pozo.

AUTOR DE TESIS.

VIII

AGRADECIMIENTO

A mi Familia, amigos, compañeros y todas las personas cercanas a

mí, por darme la fortaleza para continuar firme durante todo este

camino.

A mis padres por todo el esfuerzo que realizaron durante todo este

tiempo para brindarme la oportunidad de culminar con este objetivo.

Al Ingenio Azucarero del Norte por su apoyo con información

valiosa, y el material necesario para la ejecución del proyecto.

A cada uno de los docentes que colaboraron en mi vida académica,

a ellos debo una parte sustancial en mi formación académica, quienes

con sus conocimientos iluminaron mi camino del saber.

A mis compañeros y amigos, quienes fueron partícipes de

experiencias, conocimientos, gratos momentos, durante esos años de

vida Universitaria.

Sebastián Pozo

IX

DEDICATORIA

A mis padres Wilson Pozo y Elena Pozo por haberme dado la vida,

por su amor incondicional, por su apoyo moral y económico, por

todos los sacrificios realizados durante estos años.

A mis hermanos Francisco y Santiago, por su apoyo en cada una de

las etapas de mi carrera universitaria, han sido parte fundamental en

el cumplimiento de este objetivo.

A una persona muy especial en mi vida Johanna, por todo el amor y

paciencia que me ha brindado durante todos estos años, por su

confianza y total apoyo, por siempre motivarme a ser grande y luchar

por mis objetivos.

A mis amigos y compañeros con los que tuve la suerte de convivir

en el transcurso de la vida universitaria.

Sebastián Pozo

X

ÍNDICE DE CONTENIDOS

RESUMEN ........................................................................................................................ XX

1. CAPITULO I .............................................................................................................. 1

INTRODUCCIÓN ................................................................................................................. 1

1.1 PROBLEMA .............................................................................................................. 1

1.2 JUSTIFICACIÓN ....................................................................................................... 2

1.3 OBJETIVOS ............................................................................................................... 3

1.3.1 OBJETIVO GENERAL .......................................................................................... 3

1.3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ................................................................................. 3

2. CAPITULO II ............................................................................................................. 4

2.1 INDUSTRIA AZUCARERA EN EL ECUADOR ..................................................... 4

2.2 SUBPRODUCTOS DE LA INDUSTRIA AZUCARERA. ....................................... 5

2.3 LA CACHAZA COMO SUBPRODUCTO. .............................................................. 7

2.4 PRODUCCIÓN DE CACHAZA EN LA ZONA 1. ................................................... 7

2.5 LA CACHAZA COMO PRODUCTO PARA LA AGROINDUSTRIA. .................. 8

2.6 CERA DE LA CAÑA DE AZÚCAR. ........................................................................ 9

2.7 PROCESO DE PRODUCCIÓN DE LA CERA DE CAÑA. ................................... 10

2.7.1 EXTRACCIÓN Y REFINACIÓN DE CERA ...................................................... 10

2.7.2 USOS DE LA CERA DE CAÑA DE AZÚCAR ................................................. 12

2.8 CERA DE CARNAUBA .......................................................................................... 13

2.9 USOS DE LA CERA DE CARNAUBA EN EL ECUADOR ................................. 13

2.10 ESTUDIO DE LA OFERTA Y DEMANDA PARA EL ESTUDIO DE MERCADO

14

2.10.1 RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN .............................................................. 15

XI

2.10.2 ESTUDIO DE MERCADO .................................................................................. 15

2.10.2.1 Análisis de la demanda ...................................................................................... 16

2.10.2.2 Análisis de la oferta ........................................................................................... 16

2.10.2.3 Determinación de la demanda potencial Insatisfecha. ...................................... 16

2.10.2.4 Análisis de Precios ............................................................................................ 17

2.10.2.5 Comercialización del Producto ......................................................................... 17

2.10.2.6 Uso y Aplicación del Producto.......................................................................... 18

2.10.3 DISEÑO DEL PROCESO PRODUCTIVO Y BALANCE DE MATERIA. ....... 18

2.10.3.1 El Proceso Productivo ....................................................................................... 18

2.10.3.2 Balance de materia ............................................................................................ 19

2.10.4 DIMENSIONAMIENTO DE EQUIPOS Y BALANCE DE ENERGÍA. ............ 19

2.10.4.1 Dimensionamiento de equipos .......................................................................... 20

2.10.5 BALANCE DE ENERGÍA ................................................................................... 22

2.10.6 LOCALIZACIÓN DE LA PLANTA. .................................................................. 22

2.10.7 LAYOUT, EDIFICACIONES Y DISTRIBUCIÓN EN PLANTA. ..................... 23

2.10.7.1 Distribución en planta. ...................................................................................... 24

2.10.7.2 Objetivos de la distribución en planta ............................................................... 25

2.10.7.3 Distribución en planta por producto .................................................................. 26

2.10.8 INFRAESTRUCTURA ........................................................................................ 27

2.10.9 DETERMINACIÓN DEL MANEJO DE MATERIALES, CRITERIOS DE

EVALUACIÓN Y SU FUNDAMENTO ............................................................................ 28

2.10.9.1 Manejo de desechos o residuos ......................................................................... 28

2.10.9.2 Métodos de manejo. .......................................................................................... 29

2.11 ANÁLISIS ECONÓMICO FINANCIERO ............................................................. 29

2.11.1 CRITERIOS DE EVALUACIÓN ........................................................................ 30

XII

3. CAPITULO III ......................................................................................................... 31

3.1 CARACTERIZACIÓN DEL ÁREA DE ESTUDIO ............................................... 31

3.1.1 LOCALIZACIÓN GEOGRÁFICA. ..................................................................... 32

3.2 TIPO DE INVESTIGACIÓN ................................................................................... 32

3.3 DETERMINAR LA OFERTA Y LA DEMANDA PARA EL ESTUDIO DE

MERCADO. ........................................................................................................................ 32

3.4 DISEÑAR EL PROCESO PRODUCTIVO Y EL BALANCE DE MATERIA. ..... 33

3.5 FLUJOGRAMA DEL PROCESO DE EXTRACCIÓN .......................................... 34

3.5.1 Recepción materia prima ...................................................................................... 34

3.5.2 Secado ................................................................................................................... 34

3.5.3 Extracción (recirculaciones) ................................................................................. 34

3.5.4 Filtrado de la solución. .......................................................................................... 35

3.5.5 Recuperación de solvente ..................................................................................... 35

3.6 BALANCE DE MATERIA ...................................................................................... 36

3.7 DIMENSIONAR EQUIPOS Y REALIZAR UN BALANCE DE ENERGÍA. ....... 36

3.8 DISEÑAR EL LAYOUT Y EDIFICACIONES ...................................................... 36

3.8.1 PLANEACIÓN DE LA DISTRIBUCIÓN EN PLANTA. ................................... 37

3.8.2 DISEÑO DE LAS INSTALACIONES ................................................................ 37

3.8.3 PLANEACIÓN DE LA LOCALIZACIÓN ......................................................... 38

3.9 ESTABLECER UN PLAN DE MANEJO DE DESECHOS PRODUCIDOS DE LA

EXTRACCIÓN DE CERA A PARTIR DE CACHAZA. ................................................... 38

3.10 REALIZAR EL ANÁLISIS ECONÓMICO FINANCIERO PARA DETERMINAR

LA VIABILIDAD DE LA PLANTA. ................................................................................. 39

4. CAPITULO IV ......................................................................................................... 40

4.1 DETERMINACIÓN DE LA OFERTA Y DEMANDA. ......................................... 40

4.1.1 EL PRODUCTO EN EL MERCADO .................................................................. 41

XIII

4.1.1.1 Presentación ...................................................................................................... 41

4.1.2 LA DEMANDA .................................................................................................... 42

4.1.2.1 Análisis histórico de las importaciones de cera de carnauba en el Ecuador ..... 42

4.1.2.2 Demanda Actual en el Ecuador ......................................................................... 44

4.1.2.3 Demanda Proyectada ......................................................................................... 44

4.1.2.4 Importación de productos con cera de carnauba en su composición ................ 44

4.1.3 INDUSTRIAS ECUATORIANAS QUE USAN EL PRODUCTO. .................... 45

4.1.4 ANÁLISIS DE LA OFERTA ............................................................................... 46

4.1.5 EL PRECIO .......................................................................................................... 46

4.1.6 COMERCIALIZACIÓN ...................................................................................... 47

4.1.7 BALANCE DE MATERIA PARA EL DISEÑO DEL PROCESO EN

LABORATORIO. ............................................................................................................... 47

4.1.8 Recepción materia prima ...................................................................................... 48

4.1.9 Secado ................................................................................................................... 48

4.1.10 Extracción (recirculaciones) ................................................................................. 48

4.1.11 Filtrado de la solución. .......................................................................................... 48

4.1.12 Recuperación de solvente ..................................................................................... 48

4.1.13 DISEÑO DEL PROCESO A NIVEL INDUSTRIAL. ......................................... 50

4.1.13.1 Recepción de la materia prima. ......................................................................... 52

4.1.13.2 Secado de la cachaza. ........................................................................................ 52

4.1.13.3 Extracción de la cera con solvente .................................................................... 53

4.1.13.4 Recuperación del solvente ................................................................................. 53

4.2 BALANCE DE MATERIA A NIVEL INDUSTRIAL ............................................ 55

4.3 DISEÑO DE EQUIPOS ........................................................................................... 56

4.3.1 SECADOR ROTATORIO .................................................................................... 57

XIV

4.3.2 EXTRACTORES .................................................................................................. 58

4.3.3 EVAPORADOR DE SIMPLE EFECTO ............................................................. 60

4.3.4 CONDENSADOR ................................................................................................ 60

4.3.5 INTERCAMBIADOR DE CALOR DE TUBOS Y CARCAZA ......................... 61

4.3.6 BOMBAS CENTRIFUGAS ................................................................................. 62

4.3.7 TANQUE DE ALMACENAMIENTO ................................................................ 62

4.3.8 CALDERO ............................................................................................................ 63

4.4 BALANCE DE ENERGÍA DE LA PLANTA EXTRACTORA DE CERA ........... 63

4.5 DISEÑO DEL LAYOUT Y EDIFICACIONES ...................................................... 65

4.5.1 PLANEACIÓN DE LA DISTRIBUCIÓN EN PLANTA .................................... 65

4.5.2 DISEÑO DE LAS INSTALACIONES ................................................................ 66

4.5.3 DETERMINACIÓN DE ESPACIOS ................................................................... 66

4.5.4 CARACTERÍSTICAS DE LAS INSTALACIONES ........................................... 67

4.5.4.1 Pisos .................................................................................................................. 67

4.5.4.2 Techos ............................................................................................................... 67

4.5.4.3 Paredes .............................................................................................................. 68

4.5.4.4 Ventanas y puertas ............................................................................................ 68

4.5.4.5 Iluminación........................................................................................................ 68

4.5.4.6 Calidad de aire y ventilación ............................................................................. 68

4.5.4.7 Sistemas auxiliares ............................................................................................ 69

4.5.5 ÁREAS DE PRODUCCIÓN ................................................................................ 69

4.5.5.1 Área de recepción de materia prima. ................................................................. 69

4.5.5.2 Área de Secado .................................................................................................. 69

4.5.5.3 Área de Extracción y Filtrado ........................................................................... 69

4.5.5.4 Área de evaporación .......................................................................................... 70

XV

4.5.5.5 Área de almacenamiento y empacado ............................................................... 70

4.6 ESTABLECIMIENTO DE UN PLAN DE MANEJO DE DESECHOS ................. 71

4.6.1 EL PERSONAL .................................................................................................... 71

4.6.2 TRANSPORTISTAS ............................................................................................ 71

4.6.3 SELECCIÓN DE RUTA ...................................................................................... 72

4.6.4 ETIQUETADO Y ROTULADO .......................................................................... 72

4.6.5 CARGA Y DESCARGA PARA EL TRANSPORTE .......................................... 74

4.6.6 APILAMIENTO ................................................................................................... 74

4.6.7 ALMACENAMIENTO ........................................................................................ 75

4.6.8 LOCALIZACIÓN ................................................................................................. 75

4.6.9 TRATAMIENTO .................................................................................................. 76

4.7 MACRO LOCALIZACIÓN ..................................................................................... 76

4.7.1 ASPECTOS GEOGRÁFICOS ............................................................................. 76

4.7.2 CANTÓN SAN MIGUEL DE IBARRA .............................................................. 76

4.7.3 DIVISIÓN POLÍTICA ADMINISTRATIVA ...................................................... 77

4.8 EVALUACIÓN DE MICROLOCALIZACIÓN ...................................................... 78

4.8.1 MATERIA PRIMA ............................................................................................... 78

4.9 MICRO LOCALIZACIÓN ...................................................................................... 79

4.9.1 SERVICIOS BÁSICOS ........................................................................................ 79

4.9.1.1 Mano de obra disponible ................................................................................... 80

4.9.1.2 Vías de comunicación ....................................................................................... 80

4.10 ANÁLISIS ECONÓMICO FINANCIERO PARA DETERMINAR LA

VIABILIDAD DE LA PLANTA ........................................................................................ 80

4.10.1 Capital Fijo ........................................................................................................... 80

4.10.1.1 Terreno .............................................................................................................. 81

XVI

4.10.1.2 Obras civiles ...................................................................................................... 81

4.10.1.3 Maquinaria y Equipo ......................................................................................... 81

4.10.1.4 Materiales de Producción .................................................................................. 82

4.10.1.5 Bienes Muebles ................................................................................................. 82

4.10.1.6 Equipos de oficina ............................................................................................. 82

4.10.2 CAPITAL DE TRABAJO .................................................................................... 83

4.10.2.1 Materiales directos ............................................................................................ 83

4.10.3 RESUMEN DE INVERSIONES .......................................................................... 83

4.10.4 FINANCIAMIENTO ............................................................................................ 84

4.10.5 Estructura del Financiamiento .............................................................................. 84

4.10.6 Amortización de la Deuda .................................................................................... 84

4.10.7 Punto de Equilibrio ............................................................................................... 85

4.10.8 Criterios de Evaluación del proyecto .................................................................... 86

5. CAPITULO V .......................................................................................................... 87

5.1 CONCLUSIONES .................................................................................................... 87

5.2 RECOMENDACIONES .......................................................................................... 88

6. BIBLIOGRAFÍA ......................................................................................................... 89

XVII

Índice de Tablas

Tabla 1. Subproductos de la industria azucarera ................................................................... 5

Tabla 2. Propiedades físicas de la cachaza ............................................................................ 7

Tabla 3. Composición de la cera de caña de azúcar .............................................................. 9

Tabla 4. Propiedades físicas de la cera de caña de azúcar ................................................... 10

Tabla 5. Usos de la cera de caña de azúcar ......................................................................... 12

Tabla 6. Composición de la cera de carnauba ..................................................................... 13

Tabla 7. Usos de la cera de carnauba................................................................................... 14

Tabla 8. Equipos empleados en la producción de cera ........................................................ 21

Tabla 9. Métodos de localización de la planta..................................................................... 23

Tabla 10. Ventajas y desventajas de la distribución en planta ............................................ 27

Tabla 11. Esquema de evaluación financiera ...................................................................... 30

Tabla 12. Datos Geográficos ............................................................................................... 31

Tabla 13. Composición de la cera de carnauba .......................................................... 41

Tabla 14 Composición de la cera de caña de azúcar ........................................................... 42

Tabla 15. Importaciones Cera de Carnauba......................................................................... 43

Tabla 16. Demanda proyectada para 5 años ........................................................................ 44

Tabla 17. Productos importados con cera de carnauba en su composición ......................... 45

Tabla 18. Industrias Ecuatorianas que usan el producto ..................................................... 46

Tabla 19. Resultados del balance de materia realizado en laboratorio ................................ 50

Tabla 20. Nomenclatura del diagrama de proceso .............................................................. 54

Tabla 21. Parámetros para escalamiento ............................................................................. 56

Tabla 22. Propiedades Psicométricas .................................................................................. 57

Tabla 23. Dimensiones del Secador .................................................................................... 58

Tabla 24. Calentador de aire ................................................................................................ 58

Tabla 25. Dimensiones del Extractor .................................................................................. 59

XVIII

Tabla 26. Dimensiones de evaporador ................................................................................ 60

Tabla 27. Dimensiones condensador ................................................................................... 61

Tabla 28. Dimensiones intercambiador de calor ................................................................. 61

Tabla 29. Potencia de Bombas Centrifugas ......................................................................... 62

Tabla 30. Dimensiones del tanque de almacenamiento ....................................................... 63

Tabla 31. Dimensiones del tanque de almacenamiento ....................................................... 63

Tabla 32. Requerimiento energético de equipos que funcionan a vapor ............................. 64

Tabla 33. Requerimiento energético de equipos eléctricos ................................................. 64

Tabla 34. Espacios de la planta extractora .......................................................................... 67

Tabla 35. Colores para las etiquetas y rótulos de peligro .................................................... 73

Tabla 36. Método cualitativo por puntos para la valorización de la micro localización ..... 79

Tabla 37. Costo de maquinaria y equipo ............................................................................. 81

Tabla 38. Costo de materiales de producción ...................................................................... 82

Tabla 39. Costo de bienes muebles ..................................................................................... 82

Tabla 40. Costos de equipos de oficina ............................................................................... 82

Tabla 41. Costos de Capital de Trabajo ............................................................................... 83

Tabla 42. Costos de materiales directos .............................................................................. 83

Tabla 43. Resumen de inversiones ...................................................................................... 83

Tabla 44. Estructura del Financiamiento ............................................................................. 84

Tabla 45. Amortización de la deuda .................................................................................... 85

Tabla 46. Criterios de Evaluación del Proyecto .................................................................. 86

Índice de Figuras

Figura 1. Derivados de la Caña de Azúcar ............................................................................ 6

Figura 2. Diagrama del proceso de producción de cera ...................................................... 11

Figura 3. Layout de una planta productora de cera y policosanol ....................................... 24

Figura 4.Proceso de obtención de cera ................................................................................ 35

Figura 5. Importaciones de Cera de Carnauba .................................................................... 43

XIX

Figura 6. Distribución y comercialización .......................................................................... 47

Figura 7. Diagrama de proceso ............................................................................................ 51

Figura 8. Proceso de extracción ........................................................................................... 54

Figura 9. Balance de materia a nivel industrial ................................................................... 55

Figura 10. Tabla de relaciones de las áreas de producción. ................................................ 65

Figura 11. Distribución de áreas .......................................................................................... 65

Figura 12. Pictogramas de precaución ................................................................................. 74

Figura 13. Macro localización de la planta.......................................................................... 77

Figura 14. Localización del proyecto .................................................................................. 78

Índice de Anexos

Anexo 1: Cálculos Balance de Materia ............................................................................... 94

Anexo 2: Diseño del Secador Rotatorio .............................................................................. 97

Anexo 3: Balance de Materia .............................................................................................. 99

Anexo 4: Zonas de secado de un secador rotatorio ........................................................... 100

Anexo 5: Cálculos Para las Zonas de Secado .................................................................... 103

Anexo 6: Diseño de los extractores de cera ....................................................................... 108

Anexo 7: Diseño de Evaporador7 ...................................................................................... 110

Anexo 8: Diseño del Intercambiador de calor ................................................................... 114

Anexo 9: Norma INEN 2266 ............................................................................................. 117

Anexo 10: Proforma para Intercambiador de Calor de Coraza y Tubos ........................... 151

Anexo 11: Proforma para Secador Rotatorio .................................................................... 153

Anexo 12: Proforma para Tanques de Extracción ............................................................. 154

Anexo 13: Proforma para Evaporador y Condensador ...................................................... 156

Anexo 14: Proforma para Bombas Centrifugas ................................................................. 158

Anexo 15: Tablas Psicométricas ....................................................................................... 160

Anexo 16: Tablas de vapor ................................................................................................ 162

Anexo 17: Ficha Técnica Cera de Carnauba ..................................................................... 164

Anexo 18: Planos de la Planta Extractora de cera ............................................................. 167

XX

RESUMEN

El presente trabajo de grado se lo realizó con la finalidad de diseñar una planta extractora de

cera a partir de la cachaza de la industria azucarera de la zona 1, que aproveche un residuo

de la producción de azúcar, debido a que en el Ecuador no existe uso de la cera de caña de

azúcar se tomó información de diferentes industrias que ocupen cera de carnauba en sus

procesos en el Ecuador, por la similitud entre estas dos ceras, además se ocupó la

información de las partidas arancelarias de las importaciones del Banco Central del Ecuador

para determinar la demanda existente del país de 94.29 toneladas de cera en promedio a lo

lardo de diez años. Este proyecto pretende cubrir el 50% de la de manda realizada por las

industrias ecuatorianas, procesando diariamente 116.8 kg de cera de caña de azúcar

procesando 3918.88 kg de cachaza con un rendimiento del 2.63%. Para obtener una óptima

funcionalidad entre los procesos la línea de producción se diseñó en forma de L. La planta

tiene un dimensionamiento de construcción de obra física de 10000 m2, distribuida en área

de secado 66,96m2, área de extracción 77.49m2, área de evaporación 38,44m2,

almacenamiento de solvente 59,29m2, bodega de producto terminado 28.2m2 y área de

oficinas 132m2. La inversión total para la ejecución del proyecto es de 814.138,56 dólares.

La evaluación financiera determinó los siguientes indicadores: VAN de 311.985,66 dólares

y TIR de 15%, con un punto de equilibrio de 20.97 toneladas a venderse por año. El manejo

de residuos se puede adjudicar a una empresa especializada en el tipo de desechos generados

por la planta extractora de cera como es el caso de la empresa AV. CORP cuyo costo de

manejo por tonelada de residuos es de 150 dólares, además es necesario tomar en cuenta la

normativa del país en este caso es la NTE INEN 2266. La localización de la planta

agroindustrial se determinó mediante el método de puntajes ponderados, donde la ubicación

que alcanzo mejor puntaje es la parroquia Ambuquí cerca de las instalaciones del Ingenio

Azucarero del Norte, debido a la cercanía con la materia prima, acceso a las vías de

transporte y una distancia prudente con las comunidades habitadas.

XXI

SUMARY

The present thesis was realized with the purpose of designing a wax extracting plant from

the cachaza from sugar industry in zone 1, that takes advantage of a residue of the production

of sugar, because in Ecuador there is no use of sugar cane wax it was taken information of

different Industries that occupy carnauba wax in their processes in our country, by the

similarity between these two waxes; in addition, the information on imports from the Central

Bank of Ecuador was used to determine the existing demand in our country of 94.29 tons of

wax on average after 10 years. This project aims to cover 50% of the demand made by the

Ecuadorian industries, processing 116.8 kg of sugar cane wax daily processing 3918.88 kg

of cachaza with a yield of 2.63%. In order to obtain optimum functionality between the

processes, the production line was designed in L form. The plant has a physical construction

dimension of 10000 m2, distributed in a drying area of 66.96 m2, extraction area 77.49m2,

evaporation area 38.44m2, solvent storage 59.29 m2finished product hold 28.2 m2and office

area 132 m2. The total investment for the execution of the project is $ 814.138,56. The

financial assessment identified the following indicators: NAV of $ 311.985,66 and IRR of

15%, with a break-even point of 20.97 tons to be sold per year. The management of waste

can be awarded to a company specialized in the type of waste generated by the wax

extraction plant, as is the case of AV. CORP, whose management cost per ton of waste is

US $ 150, in addition it is necessary to take into account the regulations of the country in

this case is the NTE INEN 2266. The location of the agroindustry plant was determined by

the method of weighted scores, where the best location is the Ambuquí parish near the

facilities of the Sugar Mill of the North, due to its proximity to the raw material, access to

transportation routes and a safe distance from the habited communities.

1

1. CAPITULO I

INTRODUCCIÓN

1.1 PROBLEMA

La industria azucarera de la zona 1 procesa actualmente 60 toneladas de caña de

azúcar por hora, los subproductos agroindustriales resultantes de la producción son

el bagazo y la melaza a los que se les ha encontrado diferentes usos como la

producción de papel de bagazo o uso de la melaza en producción de alcohol y

balanceados. La cachaza es generada en un 5% (3 toneladas por hora) a partir de la

caña procesada, sin embargo, viene siendo utilizada como fertilizante, y no ha

tenido un aprovechamiento a nivel agroindustrial como materia prima para la

elaboración de otros productos en el país.

Al igual que otros materiales orgánicos, la cachaza afecta las propiedades físicas,

químicas y biológicas del suelo en el caso de ser aplicada directamente sobre el

suelo como abono, la cera presente puede deteriorar su permeabilidad, aeración,

estructura y composición del suelo (Bhosale, Chonde, & Raut, 2012).

El bajo aprovechamiento se da por diferentes causas, como los altos costos de

procesamiento que en algunos casos genera una baja rentabilidad en su

procesamiento, originando pérdidas más que ganancias, los escasos estudios sobre

las características y propiedades de la cachaza en el país, ha provocado que no se

elaboren productos nuevos usando la cachaza como materia prima.

2

1.2 JUSTIFICACIÓN

Los subproductos agroindustriales son de gran importancia en la actualidad debido

a que algunos de estos y sus constituyentes, pueden ser empleados como materia

prima en la elaboración de diferentes productos de interés, en la industria azucarera

se generan subproductos como la cachaza que no son aprovechados, debido a lo

cual es necesario darles un uso adecuado en el campo agroindustrial.

La caña de azúcar contiene entre 0.1 a 0.3 % de cera, pero sólo alrededor del 40%

pasa al jugo de donde es separado en la etapa de clarificación y pasa a formar parte

de la cachaza. Si bien el bagazo se lleva un mayor porcentaje de cera, la extracción

de cera se lleva a cabo a partir de la cachaza debido al uso del bagazo como

combustible para el caldero.

La cachaza sirve como materia prima para obtener cera, pues cuando se muele la

caña la cera se desprende, pasando al jugo y formando parte de la materia

suspendida. La cachaza contiene de 2 a 3% de cera cruda, la cual puede ser extraída

por diversos métodos como el arrastre de vapor con solventes, entre otros (Bhosale,

Chonde, & Raut, 2012).

El presente trabajo pretende diseñar una planta de extracción de cera, que dé un uso

diferente a uno de los subproductos de la industria azucarera como es la cachaza de

caña de azúcar, usando este residuo como materia prima generando ingresos

adicionales a la industria azucarera, la cera puede ser utilizada como recubrimiento

de frutas, verduras y algunos quesos, y además puede ser usada para la producción

de solventes, emulsiones, cosméticos y otros.

3

1.3 OBJETIVOS

1.3.1 OBJETIVO GENERAL

• Diseñar una planta extractora de cera proveniente de la cachaza de la

industria azucarera de la zona 1.

1.3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

• Determinar la oferta y demanda de la cera de caña de azúcar para el estudio

de mercado.

• Diseñar el proceso de producción de cera de caña de azúcar y desarrollar el

balance de materia.

• Dimensionar los equipos a emplear y realizar un balance de energía.

• Diseñar el layout y edificación de la planta extractora de cera.

• Establecer un plan de manejo de residuos producidos en la extracción de

cera de la cachaza.

• Realizar el análisis económico financiero de la planta.

4

2. CAPITULO II

MARCO TEÓRICO

2.1 INDUSTRIA AZUCARERA EN EL ECUADOR

En el ecuador actualmente existen ocho ingenios de los cuales los ingenios

ECUDOS, Valdez y San Carlos tienen el 85% de la producción, seguido de los

ingenios Miguel Ángel, San Juan, Isabel María, IANCEM y MALCA que se

disputan el resto de la producción nacional.

Por otro lado, el origen de la producción azucarera si bien tiene varias fuentes y

ocupa diferentes áreas geográficas y socio culturales como provincias de la costa

que tienen un diferente desarrollo, o Imbabura ubicada al norte de Quito con el valle

del Chota como zona tropical que puede cosechar todo el año, en su base de

estructuración la producción azucarera está vinculada fuertemente a algunas

características determinantes de la producción cacaotera. Es a partir de la crisis de

la producción cacaotera que surge el interés por desarrollar la producción azucarera

por parte de productores cacaoteros que se diversificaban o ex productores

cacaoteros que buscaban recuperarse de esa crisis (Harari, Harari, & Freire, 2012).

Entonces, la primera industria azucarera en Imbabura fue levantada en 1908, debido

a las excelentes condiciones climáticas geográficas para el cultivo de caña de

azúcar. Los Orígenes del Ingenio Azucarero del Norte datan de 1964 cuando las

5

cajas de previsión social deciden instalar un Ingenio Azucarero en la zona, para la

cual contrata a la compañía FIVES LILLE CAIL.

Una vez terminada la obra en 1966 venden el Ingenio a la compañía TAINA quien

en el año de 1977 se le embarga la empresa en vista de no poder cumplir con los

compromisos adquiridos con el IESS y la planta pasa a manos de depositarios

judiciales.

Posteriormente, en 1985 se forma la Empresa de Economía Mixta Ingenio

Azucarero del Norte, se constituye con la inversión de IESS, cañicultores de

Imbabura, accionistas privados y trabajadores de la compañía. El Ingenio

Constituye la empresa Agroindustrial más importante del norte del país, con

proveedores, programas de cultivo de 4600 hectáreas de cultivo de caña de azúcar

(Veintimilla & Huachi, 2012).

2.2 SUBPRODUCTOS DE LA INDUSTRIA AZUCARERA.

En los ingenios o plantas procesadoras de azúcar se generan subproductos que en

la actualidad son de gran importancia para la agroindustria pues a través de estos se

puede realizar una diversificación del ingenio con beneficios tanto económicos

como sociales, la información presentada a continuación permite conocer un poco

acerca de dichos subproductos.

Tabla 1. Subproductos de la industria azucarera

Subproducto Descripción Usos

Bagazo Es el residuo fibroso que

se obtiene durante la

extracción del jugo.

Combustible para producir azúcar,

producción de furfural, obtención de

alcohol y proteínas para alimentación

animal, producción de papel, material

para producción de madera artificial

(tableros).

Melaza Es una miel obtenida del

lavado de los granos de

azúcar.

Producción de levadura panadera,

producción de ron, alimento para animal y

su conversión en alcohol.

6

Residuos de

la cosecha

Aquellos llamados

barbojo, resultan de

despajar la caña y

descogollarla.

Alimentación para ganado, fuente de

productos hidrolíticos, como fuente

energética.

Cachaza La cachaza es el residuo

que se obtiene del

proceso de filtración de

los jugos.

Fertilizante para campos de caña,

composta, extracción de cera, extracción

de policosanol, alimento para animales.

Fuente: (Rivera De Castillo, 2012)

Acorde como se observa en la literatura los subproductos de la industria azucarera

pueden llegar a ser de gran utilidad en diferentes ámbitos, para ahondar un poco

más en este tema se pude considerar la siguiente figura como muestra de algunos

usos extra para cada uno de los derivados de la caña de azúcar.

Figura 1. Derivados de la Caña de Azúcar

Fuente: (Aguilar Rivera, 2009)

7

2.3 LA CACHAZA COMO SUBPRODUCTO.

El subproducto necesario para la elaboración de la cera es la cachaza que se produce

en el proceso de clarificación del jugo de caña de azúcar conformando uno de los

subproductos de la industria azucarera para comprender más acerca de este

subproducto que será tomado en cuenta como materia prima en el diseño de la

planta de extracción, es necesario conocer acerca de la industria azucarera y sus

subproductos, los autores Bhosale, Chonde, & Raut (2012) nos dicen lo siguiente:

La industria azucarera tiene varios subproductos de inmenso valor potencial. Los

subproductos incluyen la cachaza (Torta de filtro), melazas y residuos del lavado.

Fuera de los cuales la cachaza es producida durante la clarificación del jugo de caña

de azúcar. Alrededor del 3.6-4% de la caña molida termina como cachaza, así como

de 36 – 40kg de cachaza son obtenidos después de la molienda de la caña.

Asimismo, cachaza es un material suave, esponjoso, amorfo de color oscuro y café

que contiene azúcar, fibra y coloides coagulados incluyendo cera de caña,

albuminoides, sales inorgánicas y partículas grasas. Está constituida de un 80%

agua y 0.90- 1.5% está constituida por azúcar, materia orgánica, nitrógeno, fosforo,

potasio, calcio, azufre, coloides coagulados y otros materiales en diferentes

porcentajes.

Tabla 2. Propiedades físicas de la cachaza

Densidad 114.59kg/m3

Capacidad Calorífica (seca) 0.88 kJ/kg °C

Diámetro promedio de partícula 0.01249 m

Fuente: (Avila & Hernández, 2007)

2.4 PRODUCCIÓN DE CACHAZA EN LA ZONA 1.

La industria azucarera de la zona procesa cerca de 1100 toneladas de caña al día

proveniente de los sectores aledaños pertenecientes a la industria azucarera y otra

parte de la caña proviene de cañicultores con sembríos en la zona. “En cuanto a

proveedores de materia prima, en este caso de caña de azúcar, estas industrias

8

cuentan con alrededor de 450 diferentes productores de caña de azúcar de las

Provincias de Carchi e Imbabura” (Veintimilla & Huachi, 2012).

En consecuencia, para poder comprender de mejor manera el origen de la materia

prima en este caso la cachaza es necesario indicar el proceso de clarificación en

donde se genera la cachaza por lo cual Veintimilla, Huachi, & Herrera (2012)

explican lo siguiente:

Una vez que se ha desinfectado el jugo se procede a separar la tierra, arena y demás

impurezas sólidas presentes en el jugo. Esto se realiza mediante sedimentación.

Después, el jugo pasa por el tanque pulmón hacia los 5 calentadores en secuencia

cuya temperatura va en aumento, así el calentador 1 trabaja a una temperatura de

60 a 70º y el calentador 5 a una temperatura de 100 a 110º. Una vez que el jugo sale

del calentador 5 pasa por el tanque flash en el que se disminuye la velocidad del

flujo antes de su entrada al clarificador.

Luego del calentamiento se agrega floculante para agrupar en forma de flóculos las

impurezas sólidas presentes, que al ser más pesadas que el jugo tienden a sedimentar

formando un grumo que se precipita en las bandejas del clarificador, depositándose

en el fondo los lodos y saliendo un jugo claro con un pH entre 6.8 y 7.2.

Posteriormente, por el fondo del equipo sale un lodo que aún contiene azúcar, esta

azúcar se recupera a través de un filtro rotatorio y se desecha un lodo que se conoce

como cachaza hacia el campo para ser usado como abono orgánico.

Por lo tanto, la producción de cachaza en el proceso de clarificación es del 5% con

relación a la cantidad de caña procesada, es decir existe una producción de 55

toneladas de cachaza al día, la cual es una producción razonable para la creación de

una planta procesadora de esta materia prima.

2.5 LA CACHAZA COMO PRODUCTO PARA LA AGROINDUSTRIA.

De acuerdo con los autores Bhosale, Chonde, & Raut, (2012), del estudio de

extracción de cera a partir de la cachaza, es posible apreciar que este subproducto,

9

para algunos agricultores fue una buena alternativa como fertilizante, de la misma

manera de acuerdo con este estudio se puede evidenciar, que la aplicación de

cachaza directamente al suelo puede influir negativamente en las propiedades

físicas, químicas y biológicas del suelo.

Por otra parte, el tiempo en que los fertilizantes químicos estaban fuera del alcance

de los productores, la cachaza fue una fuente de nutrientes para el crecimiento de la

caña de azúcar y como inoculante de leguminosas.

Así que, la cachaza como otros materiales orgánicos afecta las propiedades físicas,

químicas y biológicas del suelo. Sin embargo, debido a su naturaleza causa algunos

problemas, cuando la cachaza es aplicada directamente al suelo como abono

presenta deterioración de las propiedades como la permeabilidad, aeración, la

estructura y composición del suelo. Con el paso del tiempo la deterioración del

suelo puede empeorar (Bhosale, Chonde, & Raut, 2012).

2.6 CERA DE LA CAÑA DE AZÚCAR.

Según nos indican Bhosale, Chonde, & Raut, (2012), la cera de caña de azúcar ha

sido químicamente definida como una compleja y variable mezcla de largas cadenas

de alcanos, hidrocarbonos, ácidos grasos, cetonas, aldehídos, alcoholes y esteres y

esteroides tal como B-sitoesterol, stigmaesterol, ketoesteroides e hidróxi keto

esteroides. La composición de la cera se puede apreciar en la siguiente tabla.

Tabla 3. Composición de la cera de caña de azúcar

Ácidos grasos 35.5%

Ácidos volátiles 15%

Ácidos grasos solubles en 15%

Ácidos no volátiles 70%

ácidos hidroxiácidos 22%

ácidos grasos normales 56%

Materia no saponificable 60%

Hidrocarburos 2.7%

Alcoholes 72.1%

Fuente: (Avila & Hernández, 2007)

10

Además, la caña lleva en su corteza una cierta cantidad de cera cuya mayor parte se

encuentra en el "anillo de cera", bajo el nudo. Algunas variedades (Ca 290, B

37.161, R 337, etc.) la tienen en abundancia. La mayor parte de las ceras se funden

entre 60° y 80 °C y más frecuentemente entre 65 y 75°C (Bhosale, Chonde, & Raut,

2012).

Las propiedades físicas de la cera de caña de azúcar de acuerdo con (Avila &

Hernández, 2007) se detalla en la siguiente tabla.

Tabla 4. Propiedades físicas de la cera de caña de azúcar

Determinación Caña de azúcar

Índice de acidez 12-22

Índice de saponificación 43-65

Índice de Iodo 19-44

Densidad (100°C) 0.982- 0.993 g/cm3

Punto de fusión 68-72°C

% de materia insaponificable 65-75 Fuente: (Avila & Hernández, 2007)

De acuerdo con Bhosale, Chonde, & Raut, (2012), la cera de caña de azúcar es un

sustituto potencial a la costosa cera de carnauba generalmente usada en cosméticos,

comestibles y farmacéuticos.

2.7 PROCESO DE PRODUCCIÓN DE LA CERA DE CAÑA.

En la producción de cera de caña de azúcar existen diferentes métodos de obtención

de los cuales se ha optado por el método presentado por Avila & Hernández (2007)

descrito a continuacion a nivel industrial.

2.7.1 EXTRACCIÓN Y REFINACIÓN DE CERA

En un inicio, la cachaza debe ser alimentada al extractor con un contenido de

humedad aproximado del 1%, por lo que la primera fase del proceso es una

operación de secado.

Después, la humedad se elimina de la cachaza con aire caliente a 120°C en un

secador rotatorio. Al término del secado se transporta por canjilones al sistema de

11

extracción. En el sistema se introduce también el solvente a una temperatura de 96º

C, el tiempo de extracción fue de 30 minutos. Al término de esta operación, la

solución solvente-cera se bombea a un sistema de evaporación en el cual se recupera

el heptano. La cera cruda que sale del último evaporador es enviada al proceso de

refinación.

Más tarde, la cera cruda es mezclada durante una hora a 25º C en un tanque con

acetona, esta operación permite eliminar la fracción aceitosa de la cera.

Posteriormente, la suspensión formada es separada con un filtro en el que se retiene

la cera sólida, los aceites mezclados con la acetona se separan nuevamente con un

evaporador.

Secado

Extracción

Evaporación

2

Mezclado 1

Filtrado

Mezclado 2

Decantado

Cachaza

Evaporación

2

Cera

Cachaza producto de la clarificación de jugo de caña de azúcar entra al proceso.

En un secador rotatorio a 120ºC.

Solvente a 96ºC y cachaza seca entran al extractor, operando por 30 minutos.

El solvente es recuperado evaporando a un punto cercano al de ebullición del solvente.

En un tanque de mezclado entra solvente de refinación a 25ºC se mezcla durante 1 hora

La suspensión formada es separada con un filtro en el que se retiene la cera sólida

En un segundo tanque de mezclado, que opera a 90ºC y 3 atm de presión, durante una hora

La mezcla es separada en un decantador, donde la resina se deposita en el fondo y la cera queda en solución

En el evaporador se separa la cera contenida en el solvente de refinación.

El producto final es la cera refinada

Figura 2. Diagrama del proceso de producción de cera

Fuente: (Avila & Hernández, 2007)

Cachaza

Cera

12

Por último, la cera libre de aceites es alimentada a un segundo tanque de mezclado,

que opera a 90ºC y 3 atm de presión, durante una hora. En esta etapa la cera se

solubiliza en acetona. Transcurrido este tiempo, la mezcla es separada en un

decantador, donde la resina se deposita en el fondo y la cera queda en solución. La

solución se bombea a un evaporador para separar la cera contenida en la acetona.

Los productos finales de esta etapa son: aceite, resina y cera refinada.

2.7.2 USOS DE LA CERA DE CAÑA DE AZÚCAR

Una manera de despertar el interés en este estudio es el presentar los potenciales

usos que puede tener la cera de caña de azúcar, mostrado de esta manera las diversas

áreas en las que se podría desenvolver.

Las ceras vegetales han venido siendo utilizadas desde hace mucho tiempo como

compuestos de bajo valor comercial en productos no derivados del petróleo (Revelo

Vargas, 2012).

Tabla 5. Usos de la cera de caña de azúcar

Cera cruda de caña de azúcar:

• En aplicación a metales para prevenir el ataque corrosivo (metales en general)

• Emulsiones para tratamiento de pieles,

• Lubricantes en fundición de aluminio

• Separador de moldes en confección de plásticos reforzados

• Tratamiento de artículos de cuero

Cera refinada • En fabricación de betunes

• Emulsiones autolustrantes para recubrimiento de cítricos

• Crayones labiales

• Pegamento de fusión en caliente

• Pulimento para tabletas y pisos

• Emulsiones

• Tintas para papel

En Aceite • En producción de plastificante

• Antiespumante para la industria fermentativa

Como sustituto • De cera de carnauba y cera de abejas

Como cera procesada • En la fabricación de compuestos farmacéuticos como policosanol

Fuente: (Revelo Vargas, 2012)

13

2.8 CERA DE CARNAUBA

En el Ecuador la cera de caña de azúcar no es producida ni utilizada por ninguna

industria, por lo cual en este estudio se toma como referencia a la cera de carnauba,

puesto que como lo indica Revelo Vargas (2012), la cera de caña de azúcar puede

ser empleada como sustituto de la cera de carnauba.

Así que, como definición acerca de este producto podemos decir que la cera de

carnauba en una materia prima resinosa natural se obtiene de Copernicia Cerífera,

que posteriormente es purificada y refinada hasta un grado de pureza apta para el

uso alimenticio y farmacéutico.

Consecuentemente, la cera de Carnauba se caracteriza por proporcionar excelente

brillo y que a su vez se ajusta al punto de ablandamiento. (Almon, 2015).

Tabla 6. Composición de la cera de carnauba

Ésteres de ácidos grasos 80-85 %

Alcoholes grasos 10 a 15 %

Ácidos 3 a 6 %

Hidrocarbonos 1 a 3 %

Dioles esterificados grasos Cerca del 20 %

Ácidos grasos hidroxilados Cerca del 6 %

Ácido cinnámico (antioxidante) Cerca de 10 % Fuente: (Almon, 2015)

2.9 USOS DE LA CERA DE CARNAUBA EN EL ECUADOR

La cera de carnauba no es producida en el Ecuador, pero es empleada en diversas

áreas de la industria nacional, su principal fuente de origen es a través de las

importaciones desde diferentes países, como indica Almon (2015), acerca de los

usos de la cera de carnauba, en la siguiente taba, se observa la variedad de áreas en

las que se emplea esta cera.

14

Tabla 7. Usos de la cera de carnauba

Cosmética: Se emplea en la elaboración de pintalabios, mascarillas, polvos faciales, cremas y delineadores de labios.

Farmacéutica: En el acabado de cápsulas medicinales y otras fórmulas referentes al área.

Embalaje: Propiedades aislantes de la cera de carnauba se utilizan en la fabricación de cartones y hojas aislantes para proteger los alimentos de la humedad, olores, vapores y oxígeno.

Limpieza: Propiedades aislantes de carnauba wax son de gran importancia para la elaboración de productos para pisos de casas, oficinas, hospitales o pisos industriales protegiéndolos de contaminantes, también es utilizado en el calzado y betunes para protegerlos del polvo.

Aeronáutica: Recubre las partes expuestas de las naves proporcionando una protección duradera y reduciendo la fricción de la superficie lo que permite que la nave alcance mayores velocidades.

Alimenticia: Se utiliza la cera carnauba para recubrimiento de frutas, quesos de corteza, salchichas, chocolates, caramelos y confitería para proporcionar brillo y alarga la vida del producto en anaquel, también se utiliza como goma base para los chicles.

Neumática: Proporciona resistencia extra a los neumáticos además de servir como plastificante que previene el agrietamiento del neumático causado por el sol.

Pulimento para Autos:

Generalmente conocido como Car Wax, la cera de carnauba proporciona brillo y protección a la superficie del auto

Imprenta: Es uno de los componentes principales de algunos tipos de tinta de impresión, barnices y aditivos.

Velera: Proporciona mayor dureza y brillo en la elaboración de velas decorativas, aromáticas y domésticas.

Fuente: (Almon, 2015)

2.10 ESTUDIO DE LA OFERTA Y DEMANDA PARA EL ESTUDIO DE

MERCADO

La cera de caña de azúcar es un producto poco habitual en la industria a pesar de

que existen diversos estudios al respecto e incluso empresas de algunos países se

dedican a su producción y comercialización.

Con respecto a un estudio de oferta y demanda de acuerdo con Baca Urbina, (2013)

su objetivo es ordenar y sintetizar la información de carácter monetario que

proporcionan las etapas anteriores del proyecto y elaborar los cuadros analíticos

que sirven de base para la evaluación económica.

En consecuencia, es indispensable para un proyecto como el diseño de una planta

pues es la base para partir y desarrollar la parte técnica del proyecto.

15

2.10.1 RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN

Es importante el manejo de información existente en el mercado para poder realizar

un análisis de mercado efectivo, una de las fuentes de recopilación de información

son las fuentes primarias en las que se entra en contacto directo con los

consumidores para establecer datos de la comercialización de un determinado

producto. Estas fuentes de información están constituidas por el propio usuario o

consumidor del producto, de manera que para obtener información de él es

necesario entrar en contacto directo (Baca Urbina, 2013).

Con respecto a las fuentes secundarias Arboleda Vélez, (2013) menciona que: Están

constituidas por todos los documentos escritos que tengan relación con el problema

en estudio; pueden ser estadísticas del gobierno, estadísticas de la entidad dueña del

proyecto, resultados de otras investigaciones, etc. El conocimiento del contenido de

cada una de las diferentes fuentes secundarias es esencial para que las

investigaciones posteriores sean mínimas y, por ende, no muy costosas.

2.10.2 ESTUDIO DE MERCADO

El estudio de mercado trata de determinar las necesidades que tienen los

consumidores actuales potenciales de un producto o servicio, es uno de los

principales aspectos de un proyecto, también identifica a las empresas productoras

y las condiciones en las que suministran el producto en el mercado. Según Arboleda

Vélez (2013), el objetivo del estudio de mercado es estimar la cuantía de los bienes

o servicios provenientes de una nueva unidad de producción o de servicios que la

comunidad estaría dispuesta a adquirir por determinado precio.

Un estudio orientado a obtener información especialmente de la oferta y demanda

de cera es necesario, pues esta información permite conocer que cantidad a producir

y cuál sería la proyección para una posible expansión de la planta a diseñar.

Para realizar un estudio de mercado se debe seguir un orden definido de actividades

y realizarlo por fases o etapas, como lo son el análisis del área de estudio, una

recopilación de información y una evaluación de esta información.

16

2.10.2.1 Análisis de la demanda

Información acerca de la demanda permite conocer la cantidad del producto que se

intenta introducir en el mercado, así como su comportamiento dentro de este.

El principal propósito que se persigue con el análisis de la demanda es determinar

y medir cuales son las fuerzas que afectan los requerimientos del mercado con

respecto a un bien o servicio, así como determinar la participación del producto del

proyecto en la satisfacción de dicha demanda (Baca Urbina, 2013).

2.10.2.2 Análisis de la oferta

Para un adecuado análisis de mercado necesitamos conocer acerca de la oferta y su

relación con el mercado ya que la oferta: “estudia el comportamiento de los

consumidores, la oferta del mercado corresponde a la conducta de los empresarios,

es decir, a la relación entre la cantidad ofertada de un producto y su precio de

transacción.” (Sapag Chain, 2013).

2.10.2.3 Determinación de la demanda potencial Insatisfecha.

Se llama demanda potencial insatisfecha a la cantidad de bienes o servicios que es

probable que el mercado consuma en los años futuros, sobre la cual se ha

determinado que ningún productor actual podrá satisfacer si prevalecen las

condiciones en las cuales se hizo el cálculo.

Cuando se tienen los dos datos graficados de oferta-demanda y sus respectivas

proyecciones en el tiempo, ya sea con dos otras variables, la demanda potencial se

obtiene con una simple diferencia, año con año, del balance oferta-demanda, y con

los datos proyectados se puede calcular la probable demanda potencial o

insatisfecha en el futuro (Baca Urbina, 2013).

17

2.10.2.4 Análisis de Precios

Conocer el precio es importante porque es la base para calcular los ingresos futuros,

y hay que distinguir de qué tipo de precio se trata y cómo se ve afectado al cambiar

las condiciones en que se encuentra, principalmente el sitio de venta.

En cualquier tipo de producto, hay diferentes calidades y distintos precios. El precio

también está influido por la cantidad que se compre. Para tener una base de cálculo

de ingresos futuros es conveniente usar el precio promedio.

Para determinar el precio de venta se sigue una serie de consideraciones: el costo

de producción, administración y ventas, más una ganancia, la demanda potencial

del producto y las condiciones económicas del país, la competencia, la estrategia de

mercadeo y el control de precios del gobierno (Baca Urbina, 2013).

2.10.2.5 Comercialización del Producto

La comercialización no es la simple transferencia de productos hasta las manos del

consumidor, una buena comercialización es la que coloca al producto en un sitio y

momento adecuados, para dar al consumidor la satisfacción que él espera con la

compra.

Un canal de distribución es la ruta que toma un producto para pasar del productor a

los consumidores finales, aunque se detiene en varios puntos de esa trayectoria. En

cada intermediario o punto en el que se detenga esa trayectoria existe un pago o

transacción, además de un intercambio de información.

Productor-usuario industrial Es usado cuando el fabricante considera que la

venta requiere atención personal al consumidor.

Productor-distribuidor industrial-usuario industrial El distribuidor es el

equivalente al mayorista. La fuerza de ventas de ese canal reside en que el productor

tenga contacto con muchos distribuidores. El canal se usa para vender productos no

muy especializados, pero sólo de uso industrial (Baca Urbina, 2013).

18

2.10.2.6 Uso y Aplicación del Producto

En el proceso de establecer el producto que se elaborará, se debe establecer qué tipo

de producto será, además deberá cumplir con las normas de calidad establecidas por

los organismos gubernamentales, también se deberá detallar sus características

físicas y químicas si así lo requiere.

En esta parte debe darse una descripción exacta del producto o los productos que se

pretendan elaborar. Esto debe ir acompañado por las normas de calidad que edita la

secretaria de Estado o Ministerio correspondiente.

Por su vida de almacén se clasifican en duraderos (no perecederos), como son los

aparatos eléctricos, herramientas, muebles y otros, y no duraderos (perecederos),

que son principalmente alimentos frescos y envasados (Baca Urbina, 2013).

2.10.3 DISEÑO DEL PROCESO PRODUCTIVO Y BALANCE DE

MATERIA.

La primera fase en la planificación de una actividad industrial comienza por la

definición del producto a fabricar, sistema de producción (elección del proceso de

producción), tecnología y dimensionado del proceso, todo ello en base a los

oportunos estudios de mercado (Casp, 2005).

2.10.3.1 El Proceso Productivo

En el diseño de una planta industrial es necesario establecer los pasos a seguir, uno

de los primeros pasos el diseñar el proceso productivo, Casp (2005) define a un

sistema de proceso como un conjunto secuencial de operaciones unitarias aplicadas

a la transformación de materias primas en productos aptos para el consumo, es

decir, es el conjunto de equipos que realizan todas las operaciones unitarias

necesarias para conseguir dicha transformación.

Antes de comenzar la producción es fundamental establecer las características

específicas de los productos que se producirán. Entre esas características se

destacan calidad, materiales requeridos, cantidad, acabados, tolerancias, fórmulas

19

de composición, así como normas de funcionamiento de los procesos de maquinado

y de transformación que generarán el producto. Para implementar el proceso de

producción se deben conocer los siguientes elementos (Morales Castro, 2014):

• Necesidades de maquinado y procesamiento de los productos.

• El costo del Labor, alquiler del lote o amortización del terreno

• Tipos de sistemas de producción.

• Descripción del proceso de producción.

• Balance de materiales y energía.

• Programa de producción.

• Maquinaria y equipo.

• Distribución.

• Tipos de materias primas empleadas.

2.10.3.2 Balance de materia

Uno de los puntos importantes en la elaboración de un diseño de planta, es

determinar el balance de materia, pues permite conocer la cantidad de materia prima

que se empleará, las perdidas en proceso, y la cantidad de producto final.

Un balance de materia tanto como un balance de energía, permite determinar las

cantidades de materias primas y productos en proceso y terminados que entran y

salen de cada uno de los centros de trabajo. También se incluye la energía que se

consume durante el proceso de producción. Este tipo de información se utiliza para

conocer los costos en que se incurrirán en el proceso productivo en lo que se refiere

a consumo de energía (Morales Castro, 2014).

2.10.4 DIMENSIONAMIENTO DE EQUIPOS Y BALANCE DE ENERGÍA.

El dimensionamiento de los equipos permite determinar el tamaño y ubicación de

los equipos que se va a utilizar en el proceso, lo cual es de suma importancia para

evitar un sobre dimensionamiento de la planta. Al mismo tiempo permite

determinar la cantidad de energía que se necesitará para cada equipo, con lo cual se

determina la demanda energética de la planta.

20

2.10.4.1 Dimensionamiento de equipos

Una vez, se ha definido el proceso a seguir y se han establecido operaciones y

procesos unitarios, así como variables y cronogramas, se continúa con la selección

y dimensionamiento de equipos, así como la determinación de los servicios

requeridos y el dimensionamiento de los generadores o transmisores de servicios

como calderas, acueductos, turbogeneradores, equipos de refrigeración,

subestaciones o tableros eléctricos entre otros (Distancia,

http://datateca.unad.edu.co/, 2013).

Asimismo, es necesario hablar acerca del escalamiento que como nos indica Anaya

& Pedroza (2008), escalar un proceso o equipo es convertirlo de su escala de

investigación (laboratorio o piloto) a escala industrial (producción). Para el

escalamiento es necesario contar con la información obtenida en laboratorio como

por ejemplo el balance de materia y las características de los materiales empleados.

Para la selección y dimensionamiento de equipos y llegar a un diseño funcional, se

requiere de los siguientes pasos: layout, cuadernos de tareas, balances de materiales

y energía, dimensionamientos de equipos, servicios, mano de obra y cálculo de

dimensiones de equipos e instalaciones.

Posteriormente, una vez se tenga el dimensionamiento de equipos, se puede

proceder a hacer la distribución de planta, que consiste en ubicar los equipos en las

aéreas disponibles (Distancia, http://datateca.unad.edu.co/, 2013).

Además, en una planta procesadora de cera se necesitan diversos equipos algunos

de ellos se encuentran en el mercado con características generales, otros en cambio

tienen características específicas para la extracción de cera. A continuación, se

presentan los equipos más importantes que intervienen en un proceso de producción

de cera diseñados con la metodología de Avila & Hernández, (2007).

21

Tabla 8. Equipos empleados en la producción de cera

Fuente: (Avila & Hernández, 2007)

Equipo Características

Secador rotatorio

El equipo se mantiene en constante movimiento de rotación, cuenta con una serie de aspas internas que permiten la homogeneidad del producto. La humedad del sólido se elimina con un flujo de aire a una temperatura de 120°C, el aire es calentado en un intercambiador con una corriente de vapor de agua. La transferencia de calor en el secador es por convección. El equipo está fabricado de acero al carbón

Intercambiador de Calor

Este intercambiador de calor está diseñado para calentar una corriente de heptano de 25ºC hasta 96ºC. El fluido de calentamiento es vapor de agua. El intercambiador es de tubo y coraza de dos pasos con arreglo triangular.

Extractor

El material de construcción es acero vidriado recubierto internamente por material cerámico, con el fin de evitar la corrosión. Cada columna de extracción tiene un volumen nominal de 4.30m3

Evaporador

Evaporador de simple efecto modelo de evaporador de película descendente de tubos verticales y coraza con vapor de agua como fluido de calentamiento. Los evaporadores operan alternadamente a una presión de 1.4 atm. La temperatura de alimentación de la solución de cera-heptano es de 90°C. La cera tiene una temperatura de salida de 110º C.

22

2.10.5 BALANCE DE ENERGÍA

La primera ley de la termodinámica implica que la energía se trasforma y, por lo

tanto, tiene diferentes manifestaciones, mucha de las cuales (que podrían llamarse

“materiales”,) son claramente percibidas mediante los sentidos como la energía

cinética mientras que otras, las inmateriales, no siempre se perciben por los

sentidos, por ejemplo ciertos rangos de energía radiante (Patiño, 2009).

En el balance de energía eléctrica se muestra el flujo del energético desde que se

genera, transmite y se distribuye; incluyendo las pérdidas y el consumo propio

(Patiño, 2009).

2.10.6 LOCALIZACIÓN DE LA PLANTA.

Consiste en determinar el mejor emplazamiento posible para una instalación que se

fusionará con otras instalaciones existentes. Algunos aspectos se deben considerar

para la localización de la planta, tanto para evitar pérdidas y el alto costo económico

en transporte de materia prima como también en la adquisición de materiales e

insumos.

La localización que se elija para el proyecto puede ser determinante en su éxito o

en su fracaso, por cuanto de ello dependerán –en gran parte– la aceptación o el

rechazo tanto de los clientes por usarlo como del personal ejecutivo por trasladarse

a una localidad que carece de incentivos para su grupo familiar (colegios,

entretenimiento, etc.), o los costos de acopio de la materia prima, entre muchos

otros factores. Uno fundamental consiste en considerar variables constitutivas de

ventajas competitivas con respecto a las características diagnosticadas para la futura

competencia. Además de variables de índole económica, el evaluador de un

proyecto deberá incluir en sus análisis, variables estratégicas de desarrollo futuro,

flexibilidad para cambiar su destino y factores emocionales de la comunidad, entre

varios otros (Sapag Chain, 2013).

23

Existen varios métodos de localización entre los cuales se indican los siguientes.

Tabla 9. Métodos de localización de la planta

Método del

transporte

Técnica de programación lineal, tiene como objetivo encontrar

los medios menos costosos para embarcar abastos desde

varios orígenes hacia varios destinos se puede emplear para

el análisis de la mejor ubicación de un nuevo centro o de

varios a la vez.

Método

Ponderación por

puntos

Puede ser utilizado para determinar los rangos dentro de

los cuales cada alternativa resulta ser la mejor. Este

estudio se puede hacer matemática o gráficamente

El Método

Sinérgico o Método

de Gibson y Brown

Es un algoritmo cuantitativo de localización de plantas

que tiene como objetivo evaluar entre diversas opciones,

que sitio ofrece las mejores condiciones para instalar una

planta, basándose en tres tipos de factores: críticos,

objetivos y subjetivos.

Fuente. (Villalobos, 2013 &López, 2012)

2.10.7 LAYOUT, EDIFICACIONES Y DISTRIBUCIÓN EN PLANTA.

La producción es el resultado de la interacción de hombres, materiales y

maquinaria, que deben constituir un sistema ordenado que permita la maximización

de beneficios, dicha interacción debe tener un soporte físico donde poder realizarse,

ya sea una finca, una serie de edificios para una explotación ganadera, un edificio

industrial, etc. (Casp, 2005).

La distribución en planta de una industria determina la eficiencia y en algunos

casos, la supervivencia de una empresa. Así, un equipo costoso, un máximo de

ventas y un producto bien diseñado, pueden ser sacrificados por una deficiente

distribución de la planta (Casp, 2005).

Dentro de los tipos de distribución de planta Rojas (2011), menciona las siguientes:

• Por producto

• Por proceso

• Por grupo o célula de fabricación

• Posición fija

24

En una planta de extracción de cera por medio de solventes, la distribución está en

base al proceso, el layout, es la representación gráfica de un proceso empleando una

simbología específica para equipos y accesorios. Aunque se emplea para toda clase

de materiales es apropiado cuando se tiene manejo exclusivo de sólidos, también se

emplea para líquidos (Distancia, 2013).

Una representación gráfica de la distribución de una planta procesadora de cera

permite tener una idea clara de la distribución, en la siguiente figura se presenta el

modelo de una distribución de este tipo de planta.

Figura 3. Layout de una planta productora de cera y policosanol Fuente: (Avila & Hernández, 2007)

2.10.7.1 Distribución en planta.

Diseñar una distribución en planta consiste en determinar la posición, en cierta

porción del espacio, de los diversos elementos que integran el proceso productivo.

Se trata, por tanto, de un problema de localización, pero especialmente complejo

por el elevado número de unidades a tener en cuenta y porque hay interacción entre

ellas.

25

Por una parte, en las distribuciones en planta es esencial tener en cuenta

explícitamente la extensión, incluso la forma, de los elementos que intervienen,

mientras que en los problemas de localización este aspecto no se considera o se

trata, como se ha visto, de forma muy esquemática. Por otra, para las disecciones

de localización los emplazamientos son un dato, en tanto que muchas veces, cuando

se trata de determinar una distribución en planta se ignora la forma y características

del edificio, puesto que ello es precisamente uno de los resultados del estudio de la

distribución.

No basta un conocimiento de los métodos y las técnicas específicos de la

distribución, sino que se necesita información sobre el proceso y sobre los equipos

para llevarlo a cabo y además se ha de atender a diversas exigencias ambientales e

incluso estéticas (Vallhonrat & Corominas, 1991).

La distribución de las instalaciones es donde se ve la realidad de las cosas en lo que

respecta al diseño y la operación de un sistema de producción. Una buena

distribución de la fábrica puede proporcionar una verdadera ventaja competitiva

porque facilita los procesos de flujo de materiales e información. También refuerza

la vida laboral de los empleados. Una buena distribución para los servicios puede

ser un “escenario” efectivo para desempeñar el encuentro del servicio (Chase,

Jacobs, & Aquilano, 2013).

2.10.7.2 Objetivos de la distribución en planta

El objetivo de un trabajo de diseño y distribución en planta es hallar una ordenación

de las áreas de trabajo y del equipo que sea la más eficiente en costos, al mismo

tiempo que sea la más segura y satisfactoria para los colaboradores de la

organización. Específicamente las ventajas una buena distribución redundan en

reducción de costos de fabricación como resultados de los siguientes beneficios.

• Reducción de riesgos de enfermedades profesionales y accidentes de

trabajo: Se contempla el factor seguridad desde el diseño y es una perspectiva

vital desde la distribución, de esta manera se eliminan las herramientas en los

26

pasillos; los pasos peligrosos, se reduce la probabilidad de resbalones, los

lugares insalubres, la mala ventilación, la mala iluminación, etc.

• Mejora la satisfacción del trabajador: Con la ingeniería del detalle que se

aborda en el diseño y la distribución se contemplan los pequeños problemas que

afectan a los trabajadores, el sol de frente, las sombras en el lugar de trabajo son

factores que al solucionarse incrementan la moral del colaborador al sentir que

la dirección se interesa en ellos.

• Incremento de la productividad: Muchos factores que son afectados

positivamente por un adecuado trabajo de diseño y distribución logran aumentar

la productividad general, algunos de ellos son la minimización de movimientos,

el aumento de la productividad del colaborador, etc.

• Disminuyen los retrasos: Al balancear las operaciones se evita que los

materiales, los colaboradores y las máquinas tengan que esperar. Debe buscarse

como principio fundamental, que las unidades de producción no toquen el suelo.

• Optimización del espacio: Al minimizar las distancias de recorrido y distribuir

óptimamente los pasillos, almacenes, equipo y colaboradores, se aprovecha

mejor el espacio. Como principio se debe optar por utilizar varios niveles, ya

que se aprovecha la tercera dimensión logrando ahorro de superficies.

• Reducción del material en proceso: Al disminuir las distancias y al generar

secuencias lógicas de producción a través de la distribución, el material

permanece menos tiempo en el proceso.

• Optimización de la vigilancia: En el diseño se planifica el campo de visión que

se tendrá con fines de supervisión (López, 2012)

2.10.7.3 Distribución en planta por producto

La distribución en planta por producto es la adoptada cuando la producción está

organizada, bien de forma continua, bien repetitiva, siendo el caso más

característico el de las cadenas de montaje.

Las máquinas se sitúan unas junto a otras a lo largo de una línea, en la secuencia en

que cada una de ellas ha de ser utilizada; el producto sobre el que se trabaja recorre

27

la línea de producción de una estación a otra, a medida que sufre las operaciones

necesarias.

El flujo de trabajo en este tipo de distribución puede adoptar diversas formas,

dependiendo de cuál se adapte mejor a cada situación concreta (Departamento de

Organización de Empresas, 2005).

Las ventajas más importantes que se pueden citar de la distribución en planta por

producto son:

Tabla 10. Ventajas y desventajas de la distribución en planta

Ventajas Desventajas

• Manejo de materiales reducido

• Escasa existencia de trabajos en curso

• Mínimos tiempos de fabricación

• Simplificación de los sistemas de planificación y control de la producción

• Simplificación de tareas

• Ausencia de flexibilidad en el proceso (un simple cambio en el producto puede requerir cambios importantes en las instalaciones)

• Escasa flexibilidad en los tiempos de fabricación

• Inversión muy elevada

• Todos dependen de todos (la parada de alguna máquina o la falta de personal de en alguna de las estaciones de trabajo puede parar la cadena completa)

• Trabajos muy monótonos

Fuente: (Departamento de Organización de Empresas, 2005).

2.10.8 INFRAESTRUCTURA

La planta de proceso comprende los sistemas de proceso, los sistemas auxiliares y

los edificios necesarios. El edificio es el alojamiento de los sistemas que hacen

posible la función principal de la industria alimentaria (Casp, 2005).

La infraestructura debe proporcionar, fundamentalmente, un control sobre las

condiciones ambientales que rodean al sistema de proceso y a los sistemas

auxiliares. Precisamente este aspecto es el que cobra un papel muy importante en

la industria agroalimentaria, ya que la infraestructura debe cumplir los requisitos de

diseño higiénico exigidos a este tipo de industrias (Casp, 2005).

28

2.10.9 DETERMINACIÓN DEL MANEJO DE MATERIALES,

CRITERIOS DE EVALUACIÓN Y SU FUNDAMENTO

La distribución en planta y el manejo de materiales se relacionan directamente, ya

que un diseño de la distribución reduce al mínimo la distancia de transporte de

materia prima. Desde la perspectiva de la ingeniería, el manejo de materiales se

define como el arte y la ciencia que se aplican al traslado, embalajes y

almacenamiento de sustancias en cualesquier de sus formas, tales como: líquidos,

sólidos a granel, piezas, paquetes, unidades de carga, contenedores, vehículos y

naves. En una empresa en general, el criterio fundamental para evaluar el manejo

de materiales es la reducción de los costos de producción (Muther, 1981).

2.10.9.1 Manejo de desechos o residuos

Al usar un solvente inflamable en la extracción de cera, su manejo está regido según

la norma técnica ecuatoriana NTE INEN 2266 (2013) se puede catalogar a los

residuos producidos en la extracción que pertenecen a la clase 3 como líquidos

inflamables. Son los líquidos, mezclas de líquidos o líquidos que contienen

sustancias sólidas en solución o suspensión (pinturas, barnices, lacas, ceras etc.,

siempre que no se trate de sustancias incluidas en otras clases por sus características

peligrosas) que desprenden vapores inflamables a una temperatura no superior a

60ºC.

Un plan de manejo de residuos debe estar apegado a la normativa estipulada por el

país de origen, una guía de procedimientos y técnicas que permiten la manipulación

de forma adecuada y responsable de los desechos generados en la producción es

necesaria en este tipo de estudios, de tal manera que se reduzca el impacto en el

medio en el que se realicen las operaciones de producción.

29

2.10.9.2 Métodos de manejo.

Uno de los objetivos del presente trabajo es el de establecer un plan de manejo de

desechos con el fin de evitar cualquier tipo de contaminación, todos los métodos de

manejo están expuestos en la normativa ecuatoriana NTE INEN 2266 (2013), de

acuerdo a los cuales se elaborara un plan de procedimientos para la manipulacion

de residuos provenientes de la extracción de cera. Los requisitos que solicita esta

normativa van dirigidos a distintas areas como son:

• El personal

• Transportistas

• Comercialización

• Selección de ruta

• Etiquetado y rotulado

• Vehículos

• Carga y descarga para el transporte

• Apilamiento

2.11 ANÁLISIS ECONÓMICO FINANCIERO

El estudio financiero permite determinar el monto de los recursos económicos

necesarios para la ejecución del proyecto y los costos totales del proceso

productivo, además de ello el monto de los ingresos que se aspira obtener,

registrándose en los estados financieros los cuales ayudaran a determinar la

viabilidad del proyecto.

Para la validación de todo proyecto es necesario realizar un análisis que permita

determinar cuáles son los gastos e ingresos además de las utilidades que se percibirá

el proyecto, por lo cual se realiza un análisis económico financiero. El estudio

económico financiero según (Córdova Padilla, 2011) tiene el siguiente esquema de

evaluación:

30

Tabla 11. Esquema de evaluación financiera

Inversiones

La inversión fija: Los activos tangibles están referidos al terreno, edificaciones, maquinaria y equipo, mobiliario, vehículos, herramientas, etc. La inversión diferida: Los activos intangibles están referidos a estudios de prefactibilidad, gastos administrativos como permisos, impuestos y documentos legales.

Capital de trabajo inicial

Se define como la diferencia entre el activo circulante y pasivo circulante, está representado por el capital adicional necesario para que funcione una empresa, es decir, los medios financieros necesarios para la primera producción calculado en un periodo de tiempo.

Inversión total

Aquí se debe hacer una adecuada presentación de la información financiera teniendo en cuenta la realización de un cómputo de los costos correspondientes a la inversión fija, la inversión diferida y al capital de trabajo necesario para la instalación y operación del proyecto.

Presupuesto de Ingresos y egresos

Presenta el análisis descriptivo de los ingresos y gastos presupuestados en el tiempo, de tal forma que facilite el establecimiento del flujo de caja proyectándolo durante la vida útil del proyecto.

Punto de equilibrio

Orienta la estimación del equilibrio entre ingresos y egresos, mas no sirve para prever otras perspectivas en relación con el producto y su comportamiento en el mercado

Estados financieros proyectados

Se elabora el estado de pérdidas y ganancias, el flujo de caja y el balance general para cada uno de los períodos de vida útil del proyecto

Flujo de Caja

Es un estado financiero que mide los movimientos de efectivo, excluyendo aquellas operaciones que, como la depreciación y amortización, constituyen una salida de dinero.

Plan de amortización del crédito

Permite establecer los momentos y el monto de los desembolsos para el pago de la obligación, de acuerdo con las condiciones establecidas en su contratación.

Fuente: (Córdova Padilla, 2011)

2.11.1 CRITERIOS DE EVALUACIÓN

Para realizar la evaluación debemos tomar en cuenta diferentes criterios

económicos, los métodos más comunes corresponden al valor actual neto, la tasa

interna de retorno, el periodo de recuperación de la inversión, la relación beneficio-

costo y la relación costo-efectividad” (Sapag Chain, 2013).

31

3. CAPITULO III

METODOLOGÍA

3.1 CARACTERIZACIÓN DEL ÁREA DE ESTUDIO

El proyecto se realizó en la ciudad de Ibarra, provincia de Imbabura ubicada al

noreste de Quito. Algunos datos acerca de la geografía del lugar de estudio son

presentados por Cornejo, Zorrilla, et al (2013), en la siguiente tabla.

Tabla 12. Datos Geográficos

Provincia Imbabura

Cantón Ibarra

Parroquia Ambuquí

Dirección Panamericana Norte Km 25

Altura sobre el nivel del mar 1520 m.s.n.m.

Superficie 60000 m2 Fuente: Veintimilla & Huachi, 2012

32

3.1.1 LOCALIZACIÓN GEOGRÁFICA.

Figura 1. Localización Geográfica

Fuente: (Cornejo, Zorrilla et al, 2013)

3.2 TIPO DE INVESTIGACIÓN

El estudio presentado está guiado por un tipo de investigación descriptiva, pues se

pretende conocer de manera detallada todas las actividades en el proceso de diseño

de una planta, desde la etapa de determinación de oferta y demanda, el diseño del

proceso, balances de materia y energía, dimensionamiento de equipos, distribución

en planta, manejo de residuos hasta el análisis financiero de la planta.

3.3 DETERMINAR LA OFERTA Y LA DEMANDA PARA EL ESTUDIO DE

MERCADO.

Un análisis de la oferta y la demanda nos permite obtener información de la

situación productiva que tendrá la planta, nos permitirá la toma de decisiones a

corto, mediano y largo plazo (Sapag Chain, 2013).

Teniendo en consideración que la cera de cachaza no es un producto conocido en

la industria, el análisis de oferta y demanda se realizó tomando información

existente de ceras más conocidas en este caso la cera de carnauba que es una de las

más utilizadas en la producción industrial.

33

A lo largo del análisis de oferta y demanda, debido a que se trata de un producto

industrial, es decir no es consumido por la población general, se realizó la

determinación de la oferta y demanda por medio de la estadística descriptiva,

usando métodos gráficos y numéricos.

Se tomó información de las partidas arancelarias, provenientes del Banco Central

del Ecuador concerniente a las importaciones de cera de carnauba realizadas por el

país, y a través de hojas de cálculo se ordenó la información, generando tablas y

gráficos en donde se pueden observar datos de importaciones de cera de carnauba

y de otros productos que contienen cera en su composición.

Por último, se añadió información de empresas e industrias ecuatorianas que

generan productos que cuentan en su composición con cera de carnauba, para lo

cual se recopilo información por medio de la observación.

3.4 DISEÑAR EL PROCESO PRODUCTIVO Y EL BALANCE DE

MATERIA.

Con la información obtenida del estudio de oferta y demanda se diseñó el proceso

productivo. Para el diseño del proceso de producción se realizó una investigación y

recopilación de información proveniente de diferentes fuentes bibliografías y

artículos científicos.

El diseño del proceso productivo se realizó en base a el método presentado por

Ávila Trejo & Hernández Pontón, (2007) en la cual se analizaron dos tipos de

sistemas de extracción, de los cuales se escogió el sistema soxhlet, de igual forma

se analizaron tres solventes de extracción en donde fue elegido el n-heptano.

En el mismo estudio se determinó la relación de cachaza-solvente resultando la

relación 1:5 como la más eficiente, de la misma manera el número de

recirculaciones determinado en dicho estudio fue de 5 como ideal para el equipo

soxhlet.

34

Para el diseño del proceso productivo de extracción de cera a partir de la cachaza

de caña de azúcar, primero se realizaron diversas pruebas previas, que se llevaron

a cabo en función del método mencionado anteriormente, después de lo cual se

realizó un flujograma del proceso, y se continuó realizando el proceso para

comprobar si el rendimiento es igual en todas las extracciones.

Al realizar esta prueba se pudo evidenciar la cantidad de materia prima que ingresa

y la cantidad de producto final que se obtiene, así como la cantidad y tipo de

residuos que se generarán luego de la extracción, de estas cantidades se realizara un

balance de materia del proceso.

3.5 FLUJOGRAMA DEL PROCESO DE EXTRACCIÓN

El flujograma está diseñado en base al estudio realizado por (Avila & Hernández,

2007), del cual se ha tomado la base para el siguiente proceso.

3.5.1 Recepción materia prima

La materia prima (cachaza) se obtuvo tomando muestras residuales del filtro de

cachaza en el Ingenio Azucarero del norte, la humedad de la cachaza está dentro de

un rango del 29 al 31%.

3.5.2 Secado

En la estufa se colocaron una cantidad de 76 gramos de cachaza, logrando de esta

manera reducir la humedad hasta obtener la humedad del 1%, en este caso hasta

que la masa de la cachaza sea constante.

3.5.3 Extracción (recirculaciones)

En un equipo soxhlet, se colocaron 49,30 gramos de cachaza en el capuchón del

equipo y 380 gramos de solvente, en proporción 1:5 relación másica con el solvente.

La temperatura del se mantiene entre 90-95°C, con un total de cinco

recirculaciones.

35

3.5.4 Filtrado de la solución.

La solución que contiene heptano y cera se filtra con papel filtro para eliminar

posibles residuos en la cera.

3.5.5 Recuperación de solvente

El solvente se recupera a través de un equipo de destilación simple, empleando

temperaturas entre 68 y 78°C correspondientes al punto de evaporación del

solvente.

Figura 4.Proceso de obtención de cera

Fuente: Elaboración propia

Heptano

Recepción de Materia Prima

Secado

Extracción con Heptano

Filtrado

Recuperación del solvente

Cera

36

3.6 BALANCE DE MATERIA

El balance de materia se realizó de acuerdo con lo que menciona Morales (2014),

permitió determinar la cantidad de materia prima y producto en proceso que entran

y salen de cada una de las operaciones unitarias dentro del proceso de producción

de cera. El rendimiento se calculó en la experimentación en laboratorio tomando en

cuenta la cantidad inicial de materia prima que se empleó y la cantidad final de cera

que se obtuvo.

Cantidad final x 100% / Cantidad inicial = Rendimiento

3.7 DIMENSIONAR EQUIPOS Y REALIZAR UN BALANCE DE

ENERGÍA.

Se realizó el dimensionamiento de los equipos tomando en cuenta el análisis de

balance de materia que se obtuvieron previamente y con los datos obtenidos se pudo

determinar el tamaño y la capacidad que tendrán los equipos en la planta extractora,

al mismo tiempo se llevó a cabo un análisis de consumo de energía individual de

cada equipo y de acuerdo con el requerimiento de energía obtenido de cada equipo

se efectuó el balance de energía del proceso y la planta extractora de cera.

Para el diseño de equipos se empleó ayuda de diversos autores como; Mujundar

(2015), (Cengel (2011) y Avila & Hernández (2007); De los cuales se pudo obtener

metodos y procedimientos en el diseño y balance de energia de cada uno de los

equipos necesarios en una plata de extraccion de cera de caña de azucar.

3.8 DISEÑAR EL LAYOUT Y EDIFICACIONES

De acuerdo con el dimensionamiento de los equipos y el balance de energía

realizado se pudo diseñar el plano de la planta y se realizó una distribución de los

equipos en la planta tomando en cuenta su tamaño y los requerimientos energéticos

que necesite la maquinaria y equipos.

37

El diseño de la distribución en planta comprende una serie de pasos para determinar

el lugar en donde estará ubicada la planta, como estará distribuida y de qué manera

funcionará esta secuencia de pasos se detalla a continuación.

3.8.1 PLANEACIÓN DE LA DISTRIBUCIÓN EN PLANTA.

En el caso de una planta de extracción de cera se elaboró un diseño de distribución

por producto de acuerdo con lo que nos dice el Departamento de Organización de

Empresas (2005) debido a la gran cantidad de materia prima producida por la

industria azucarera de la zona.

En esta etapa se realizó una descripción de la planta para la producción de cera a

partir de la cachaza, también se realizó una descripción del proceso de producción

de cera, así como el diagrama de flujo respectivo.

Con el diseño de la distribución en planta se busca cumplir las siguientes

condiciones.

• Integración de todos los factores que afecten la distribución.

• Movimiento de material según distancias mínimas.

• Circulación del trabajo a través de la planta.

• Utilización “efectiva” de todo el espacio.

• Mínimo esfuerzo y seguridad en los trabajadores.

• Flexibilidad en la ordenación para facilitar reajustes o ampliaciones.

3.8.2 DISEÑO DE LAS INSTALACIONES

Se buscó un aprovechamiento óptimo del espacio, se tuvo muy presente algunas

áreas como área para maquinaria y equipos, área de producción, área de pasillos,

áreas de almacenamiento, área de mantenimiento y área administrativa entre otros

(Casp, 2005).

El diseño de planta se estableció de acuerdo con un análisis de información de todas

las necesidades de capacidad, localización, distribución, demanda y espacio.

38

3.8.3 PLANEACIÓN DE LA LOCALIZACIÓN

Para la planeación de la localización se tomó en cuenta que se debe ir de una

localización macro a una localización micro. En la planeación se contempló la

estimación de capacidad futura de acuerdo con una demanda a futuro que, aunque

no se conoce puede desarrollarse.

De acuerdo con Córdova (2011), las alternativas de instalación de la planta deben

compararse en función de las fuerzas ocasionales típicas de los proyectos. Una

clasificación concentrada debe incluir por lo menos los siguientes factores globales:

• Medios y costos de transporte.

• Disponibilidad y costo de mano de obra.

• Cercanía de las fuentes de abastecimiento.

• Factores ambientales.

• Cercanía del mercado

• Costo y disponibilidad de terrenos.

• Disponibilidad de agua, energía y otros suministros.

• Comunicaciones.

• Posibilidad de desprenderse de desechos.

El método para determinar la localización de la planta que se empleó fue el método

del punto de equilibrio.

3.9 ESTABLECER UN PLAN DE MANEJO DE DESECHOS PRODUCIDOS

DE LA EXTRACCIÓN DE CERA A PARTIR DE CACHAZA.

Con los resultados del balance de materia se determinó la cantidad de residuos que

se generan en la producción de cera, dicho manejo estará a cargo de una empresa

especializada en este tipo de residuos industriales. El manejo de estos residuos se

estableció de acuerdo con la Normativa Ecuatoriana de Transporte,

Almacenamiento y Manejo de Materiales Peligrosos Normalización (2013) a través

39

de la cual se reglamenta el manejo de los desechos generados de la extracción de

cera a partir de cachaza de caña de azúcar.

3.10 REALIZAR EL ANÁLISIS ECONÓMICO FINANCIERO PARA

DETERMINAR LA VIABILIDAD DE LA PLANTA.

Después de realizar un estudio de mercado y la ingeniería de la planta se procedió

a realizar el análisis económico financiero para lo cual se requiere información de

los costos de equipos la cual se obtuvo a través del programa Capcost, el análisis

de realizó con el fin demostrar la viabilidad de la planta. Se utilizaron los datos

obtenidos de estos estudios para realizar un análisis que comprenderá el siguiente

orden de acuerdo a (Córdova Padilla, 2011):

1. Las inversiones del proyecto.

2. Inversión fija.

3. Inversión diferida.

4. Capital de trabajo inicial.

5. Inversión total.

6. Cronograma de inversiones.

7. Capital disponible.

8. Presupuestos de ingresos y

egresos.

9. Políticas financieras.

10. Presentación de los presupuestos.

11. Presupuesto de ventas.

12. Presupuesto de producción

13. Presupuesto de ingresos por

ventas.

14. Presupuesto de materiales.

15. Presupuesto de mano de obra

directa.

16. Presupuesto de costos indirectos

de fabricación.

17. Presupuesto de costo de venta.

18. Presupuesto de gastos de

administración y ventas.

19. Presupuesto de gastos financieros.

20. Presupuesto de otros ingresos

21. Punto de equilibrio.

22. Estados financieros proyectados.

23. Estado de pérdidas y ganancias.

24. Flujo de caja.

25. Balance general.

26. Flujo neto.

27. Financiamiento.

28. Plan de amortización del crédito

40

4. CAPITULO IV

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

4.1 DETERMINACIÓN DE LA OFERTA Y DEMANDA.

El estudio de oferta y demanda se realizó con la finalidad de conocer el volumen de

producto demandado a nivel nacional, y así determinar el tamaño de la planta.

Dado que el uso de la cera proveniente de la cachaza es inexistente en el país, se ha

tomado en cuenta para el estudio, un producto similar como es la cera de carnauba

usada en distintas áreas como son la alimenticia, cosmética e industrial.

La información recogida para este análisis fue tomada de fuentes secundarias, de las

partidas arancelarias de importaciones, debido a que las industrias en el Ecuador

adquieren esta materia prima de otros países (Brasil, Chile, Colombia, Alemania, Italia,

Perú y Estados Unidos).

41

4.1.1 EL PRODUCTO EN EL MERCADO

La cera de caña de azúcar no es empleada en el Ecuador, debido a esta situación se

tomó información de la cera de carnauba. De acuerdo con el estudio realizado es

utilizada en el país la cera de carnauba es usada de distintas maneras acorde con la

industria que la requiera, es así como en la industria alimenticia es utilizada como

recubrimientos para frutas y quesos, en la confitería como agente de glaseado en la

producción de chicles y caramelos, en cosmetología como base para maquillaje de

labios y en la industria del calzado como base para betún.

Por consiguiente, la cera de carnauba puede ser sustituida por cera proveniente de la

cachaza de la caña de azúcar ya que sus propiedades son muy similares, de este modo

puede ser empleada en la elaboración de diferentes productos.

4.1.1.1 Presentación

Se puede encontrar en diferentes presentaciones, pero la forma más usual de encontrar

cera de carnauba es en hojuelas, en trozos y en polvo. Su empacado es en bolsas de

polietileno de alta densidad de 25 kg.

Tabla 13. Composición de la cera de carnauba

Ésteres de ácidos grasos 80-85 %

Alcoholes grasos 10 a 15 %

Ácidos 3 a 6 %

Hidrocarbonos 1 a 3 %

Dioles esterificados grasos Cerca del 20 %

Ácidos grasos hidroxilados Cerca del 6 %

Ácido cinnámico (antioxidante) Cerca de 10 %

Fuente: (Almon, 2015)

42

Para la cera de caña de azúcar proveniente de cachaza, está contemplado un empaque

de polietileno de alta densidad de 25 kg, en cuanto a presentación se podrá encontrar

en trozos de cera, puesto que después del enfriado, esta se rompe para facilidad de su

empaquetado.

Tabla 14 Composición de la cera de caña de azúcar

Ácidos grasos 35.5%

Ácidos volátiles 15%

Ácidos grasos solubles en 15%

Ácidos no volátiles 70%

ácidos hidroxiácidos 22%

ácidos grasos normales 56%

Materia no saponificable 64.5%

Hidrocarburos 2.7%

Alcoholes 72.1% Fuente: (Avila & Hernández, 2007)

4.1.2 LA DEMANDA

La demanda ha sido establecida en función de las importaciones realizadas por el

Ecuador a diferentes países productores de cera de carnauba, pues se pretende cubrir el

50% de las importaciones de cera de carnauba (47,15 toneladas) realizadas al año.

Anualmente existe un promedio de 94.29 toneladas de cera importada, la información

fue recogida de partidas arancelarias de importación a lo largo de 10 años

comprendidos entre 2004 y 2014, dicha información proporciona el Banco Central del

Ecuador.

4.1.2.1 Análisis histórico de las importaciones de cera de carnauba en el Ecuador

Los resultados obtenidos para determinar principalmente la demanda histórica

nacional, haciendo referencia a importaciones realizadas por el país se detallan en la

siguiente tabla.

43

Tabla 15. Importaciones Cera de Carnauba

Cera de Carnauba

Año Toneladas

2004 53,36

2005 28,25

2006 57,21

2007 50,76

2008 64,51

2009 62,55

2010 59,00

2011 39,34

2012 49,05

2013 34,09

2014 54,13

2015 538,37 Fuente: Banco Central del Ecuador, 2015

Figura 5. Importaciones de Cera de Carnauba

Fuente: Banco Central del Ecuador, 2015

En el 2015 se reflejó un aumento significativo en la importación de cera de carnauba

debido al requerimiento de esta por parte de dos grandes empresas VISTONY con

elaboración de abrillantadores para autos y DUREXPORTA, importadora de frutas

recubiertas con cera. (Almon, 2015).

44

4.1.2.2 Demanda Actual en el Ecuador

La tabla anterior nos indica la evolución de la demanda siendo el año anterior el dato

más aproximado a la actualidad podemos ver que la demanda creció considerablemente

en el último año con una cantidad de 538.37 toneladas, alcanzando esta cifra en el mes

de agosto donde se registra una cantidad de cera importada de 500.05 toneladas

procedentes de Alemania (Banco Central del Ecuador, 2015).

4.1.2.3 Demanda Proyectada

Con el método de regresión lineal es posible proyectar la demanda para lo cual se

necesita establecer el coeficiente de correlación, el cual brinda más seguridad a los

análisis estadísticos. Con este método podemos proyectar la demanda de los próximos

cinco años mostrándonos una tendencia creciente, como lo muestra la tabla 16.

Tabla 16. Demanda proyectada para 5 años

Año Cantidad (Toneladas)

2016 211,76

2017 230,35

2018 248,95

2019 267,55

2020 286,14

Fuente: Investigación de campo, 2015

4.1.2.4 Importación de productos con cera de carnauba en su composición

Como datos adicionales se toman en cuenta los productos elaborados a base de cera de

carnauba entre los cuales se encuentran betunes, cremas y preparaciones similares para

el calzado o para cueros o pieles, abrillantadores (lustres) y preparaciones similares

para carrocerías, pastas, polvos y demás preparaciones para fregar, preparaciones para

el maquillaje de labios. Esta información es útil debido a que son posibles alternativas

al uso de esta cera en el Ecuador (Investigación de campo, 2015).

45

Tabla 17. Productos importados con cera de carnauba en su composición

Año Productos con cera en su composición (toneladas de producto)

Betunes, cremas para el

calzado, cueros o pieles

Abrillantadores y preparaciones

para carrocerías

Preparaciones para

maquillajes de labios

2004 364,41 100,81 285,69

2005 343,42 77,84 280,21

2006 421,55 102,6 226,51

2007 455,63 149,82 369,05

2008 601,04 154,65 458,67

2009 444,28 166,79 465,62

2010 545,03 137,42 497,39

2011 329,39 143,5 275,54

2012 377,13 123,41 241,31

2013 361,09 117,65 306,63

2014 438,57 210,47 256,83

Fuente: Banco Central del Ecuador, 2015

Con la información que presenta la tabla 17, se puede observar que existe alta demanda

de productos importados que emplean cera de carnauba en su composición, los cuales

podrían ser elaborados en el Ecuador con cera de caña de azúcar, y de esta manera

evitar su importación.

4.1.3 INDUSTRIAS ECUATORIANAS QUE USAN EL PRODUCTO.

En el Ecuador existen diversas industrias que emplean la cera de carnauba en su

proceso productivo, ya sea como insumo o como materia prima, su uso está destinado

a diferentes áreas como son la alimenticia, industrial cosmética entre otras. A

continuación, se señala las principales industrias del país que emplean esta cera.

46

Tabla 18. Industrias Ecuatorianas que usan el producto

IND

US

TR

IAS

USOS

Ceras para pisos

Betunes Abrillantadores de autos

Agente Abrillantador Alimentos

Synteco Zeus Qualco Confiteca

DIMSA DISMA LabFarmaWeir Bonanza Fruit Company S.A.

DIMABRU

FERRERO

Estrella

Intradevco Fuente: Investigación de campo, 2015

4.1.4 ANÁLISIS DE LA OFERTA

Como se ha mencionado anteriormente la producción de cera de carnauba en el

Ecuador no existe, por lo cual no se encuentran empresas que oferten esta materia prima

en el Ecuador, siendo la fuente de esta materia prima el mercado internacional del cual

se importa cantidades considerables. Es por esta razón que se determina que la oferta

en el país es considerada como inexistente.

4.1.5 EL PRECIO

Como nos muestra la base de datos del Banco Central del Ecuador, de estadísticas de

comercio exterior el precio actual de una tonelada de cera de carnauba es de 7031.68

dólares, lo que corresponde a 7.03 dólares por kilo de cera en importaciones al por

mayor. El precio por kilo de cera de carnauba al por menor en Ecuador es de 22.00

dólares (Banco Central del Ecuador, 2015).

El precio de cera de la caña de azúcar fue establecido de acuerdo con el análisis de los

costos de producción y comercialización fijándose en 6.90 dólares, lo cual se analiza

en el capítulo correspondiente al estudio financiero.

47

4.1.6 COMERCIALIZACIÓN

La distribución y comercialización realizó de la manera más directa posible para evitar

la intermediación y sacar mayor rentabilidad posible, es así como el canal de

distribución inicia con la obtención de la materia prima a partir de industria azucarera

pasando por la planta extractora, distribuidores y finaliza con las industrias

consumidoras.

Figura 6. Distribución y comercialización Fuente: Investigación de campo, 2015

4.1.7 BALANCE DE MATERIA PARA EL DISEÑO DEL PROCESO EN

LABORATORIO.

Para el dimensionamiento de los equipos y su funcionamiento es necesario conocer el

proceso de extracción de cera y el balance de materia que se empleará en el proceso

por esta razón se realizó pruebas previas en el laboratorio del Doctor Klaus Amen,

docente de la Universidad Central que cuenta con su laboratorio en la ciudad de Quito.

Figura 7: Pruebas en laboratorio

Fuente: Elaboración Propia

Industria Azucarera

Planta Extractora

DistribuidoresIndustrias

Consumidoras

48

El proceso de extracción de cera este descrito acorde a la metodología de Avila &

Hernández, 2007; y se describe a continuacion.

4.1.8 Recepción materia prima

Inicialmente la materia prima (cachaza) se obtuvo tomando muestras residuales del

filtro de cachaza en el Ingenio Azucarero del norte, la humedad de la cachaza está

dentro de un rango del 29 al 31%.

4.1.9 Secado

En la estufa se colocaron una cantidad de 76 gramos de cachaza, logrando de esta

manera reducir la humedad hasta obtener la humedad del 1%, en este caso hasta que la

masa de la cachaza sea constante.

4.1.10 Extracción (recirculaciones)

En un equipo soxhlet, se colocaron 49,30 gramos de cachaza en el capuchón del equipo

y 380 gramos de solvente, en proporción 1:5 relación másica con el solvente. La

temperatura del se mantiene entre 90-95°C, con un total de cinco recirculaciones.

4.1.11 Filtrado de la solución.

La solución que contiene heptano y cera se filtra con papel filtro para eliminar posibles

residuos en la cera.

4.1.12 Recuperación de solvente

El solvente se recupera a través de un equipo de destilación simple, empleando

temperaturas entre 68 y 78°C correspondientes al punto de evaporación del solvente.

49

Figura 8. Proceso de obtención de cera

Fuente: Elaboración propia

Después de realizar las pruebas en laboratorio y analizar todos y cada uno de los

procesos se obtuvo los datos del balance de materia para cada operación unitaria, estos

datos permitieron un diseño de las fases posteriores de este trabajo.

A continuación, en la siguiente figura se indica el proceso de extracción de cera a nivel

de laboratorio, con las entradas y salidas de los componentes utilizados.

Heptano

recuperado

Recepción de Materia Prima

Secado

Extracción con Heptano

Filtrado

Recuperación del solvente

Cera

50

Tabla 19. Resultados del balance de materia realizado en laboratorio

Extracción con

Heptano

Recuperación del

solvente

Filtrado

Cera de Caña de

azucar

Recepción de

Materia Prima

Secado

Rendimiento = (2gr/76gr)*100% = 2.63%

Agua 23.6 gr

Cachaza 76gr

Cachaza sin

cera 49.3 gr

Cachaza sin

cera 1.1 gr

Heptano 38gr

Heptano

380gr

Heptano

342gr

Cera 2gr

Proceso Cachaza (gr) Heptano (gr)

Recepción materia prima

76 380

Secado 23,6 0

Extracción con heptano

49,3 38

Filtrado 1,1 0

Recuperación del solvente

0 342

Cera de caña de azúcar

2 0

Total 76 380

Fuente: Elaboración Propia

4.1.13 DISEÑO DEL PROCESO A NIVEL INDUSTRIAL.

El proceso productivo de la cera de caña de azúcar proveniente de la cachaza está

establecido de acuerdo con el análisis previo realizado en laboratorio, en donde se

observó los diversos procesos que se emplearan en la planta además de realizar el

balance de materia para determinar la capacidad de cada equipo.

La producción de la planta será de manera discontinua teniendo 8 horas de producción

por día durante 5 días a la semana, trabajando 12 meses del año.

51

El proceso de extracción a nivel industrial está basado en el proceso a nivel de

laboratorio, en la figura 9 se muestra el diagrama de flujo de este proceso.

Recepción de

materia primaCachaza húmeda

29% - 31%

Secado

Extracción

Filtrado

Evaporación

Almacenaje

120ºC

1 hora

1% humedad

Solvente a 96ªC

30 min

68ºC a 78ºC

Figura 9. Diagrama de proceso

Fuente: Elaboración Propia

52

4.1.13.1 Recepción de la materia prima.

Entran 500 kg de cachaza, producto de la clarificación de jugo de caña de azúcar con

una humedad entre el 29 y 31%, obtenida del filtro de clarificación del cual pasa

directamente a un contenedor de transporte motorizado el cual transporta la cachaza a

la planta de extracción de cera y es depositada en el área de recepción en donde por

medio de una banda transportadora, ingresa al secador.

4.1.13.2 Secado de la cachaza.

Para la correcta extracción de cera es necesario reducir la humedad presente en la

cachaza hasta el 1% de humedad en base húmeda, la materia prima es introducida en

un secador rotatorio de secado directo, con flujo paralelo que trabaja con aire caliente

a 120ºC.

La cachaza ingresa continuamente al secador rotatorio, este cuenta con una serie de

aspas que al momento de girar crean una cortina del material húmedo, de esta manera

el aire caliente atraviesa esta cortina llevándose la humedad retenida en la cachaza, este

proceso ocurre en tres zonas de secado, en la primera se realiza un precalentamiento en

donde no ocurre secado o es muy poco, en la segunda se produce el secado de la

humedad superficial y en la tercera ocurren el secado de la humedad de la superficie

no saturada y la evaporación de la humedad ligada.

Al final la cachaza sale por el otro extremo del secador rotatorio y es depositada en el

área de cachaza seca. El funcionamiento de este equipo se mantiene de forma continua,

alimentando al secador 500kg de cachaza por hora y obteniendo 344.75 Kg de cachaza

seca.

53

4.1.13.3 Extracción de la cera con solvente

La materia prima es llevada al tanque de extracción por los operadores, que depositan

la cachaza en el extractor. El extractor es un tanque de lixiviación en donde se introduce

el solvente precalentado por un intercambiador de calor, que eleva la temperatura del

solvente de 25 a 96°C, la extracción se lleva a cabo por un tiempo comprendido entre

30 y 40 minutos en donde el solvente entra en contacto con la cachaza, disolviendo la

cera y separándola del material sólido, es así como se forma una solución cera-solvente

(micela) y residuos sin cera. Entonces esta solución es separada por el sistema de

filtrado del extractor y se transporta hacia el evaporador a través de un filtro que

retendrá las impurezas que se puedan presentar en la micela.

4.1.13.4 Recuperación del solvente

Terminada la extracción, la solución de solvente-cera se bombea a un evaporador de

simple efecto en el cual se calienta la solución a una temperatura comprendida entre 68

y 78°C, el solvente evaporado es conducido al condensador, que está acoplado al

evaporador, el cual reduce la temperatura del solvente recuperado a 28ºC, lo condensa

y es transportado al tanque de almacenamiento para reutilizarlo en el proceso de

extracción, la cera presente en la parte inferior del evaporador es drenada a un

contenedor, pues se presenta en estado líquido.

Para mejor apreciación del proceso a continuación la figura 10 muestra el diagrama

del proceso en el cual se ven los equipos y diferentes accesorios que emplea la planta.

54

X1

C2

C3

C5

C4

C6

C7

C8

E2E1

F1

I 1

W1

B24.28

S1

T1

C1

R1

W2

V1

D1

B12.14

B33.30

Figura 10. Proceso de extracción Fuente: Elaboración Propia

Tabla 20. Nomenclatura del diagrama de proceso

Equipos Nomenclatura Nomenclatura de los Flujos

Secador S1 Color Material

Tanque de solvente T1 Negro Cachaza

Extractores E1 – E2 Azul Solvente

Intercambiador de calor I1 Rojo Residuos

Evaporador V1 Verde Solución Solvente-Cera

Condensador D1 Violeta Cera

Contenedor de cera X1

Contenedor de residuos R1

Bombas centrífugas B1 – B2 – B3

Filtro F1

Válvulas de doble paso W1 – W2

Fuente: Elaboración Propia

55

4.2 BALANCE DE MATERIA A NIVEL INDUSTRIAL

Se presenta el balance de materia en el proceso de extracción de cera de caña de azúcar

a partir de cachaza. La cantidad de materia prima empleada está fijada para un de

acuerdo con la demanda en el mercado y el rendimiento de la extracción de cera.

Para cubrir con un 50 % de la demanda de las industrias ecuatorianas que usan cera de

carnauba se necesitaría producir anualmente una cantidad de 22,09 toneladas lo que

implica una producción de 92,05 kilogramos al día.

El siguiente diagrama de balance de materia se enfoca en el procesamiento de

producción por hora de cera con el procesamiento de 500 kilogramos de cachaza.

Recepción de

Materia Prima

Extracción con

Heptano

Recuperación del

solvente

Filtrado

Cera de Caña de

azucar

Secado

344.75kg

20.40kg

13.15kg

13.15kg

Rendimiento = (13.15kg/500Kg) * 100%

Rendimiento = 2.63%

500 kg

155.25kg

1725kg heptano324.35kgResiduos

172.5Kg Heptano

7.25kg residuos

1552.5kg heptano

recuperado

13.15kg

Figura 11. Balance de materia a nivel industrial Fuente: Elaboración Propia

56

El proceso de extracción de cera de caña de azúcar a partir de cachaza de caña de

azúcar proveniente del Ingenio Azucarero del Norte tiene un rendimiento del 2.63%.

4.3 DISEÑO DE EQUIPOS

Para el diseño y dimensionamiento de los equipos se tomaron en cuenta las propiedades

físicas de la cachaza, así como del heptano, además se utilizó el escalamiento del

proceso basado en los datos obtenidos en laboratorio además de tomar en cuenta el

método presentado por Avila & Hernández (2007), para el diseño de los equipos.

El método mencionado presenta parámetros para el escalamiento de nivel de

laboratorio a nivel industrial descritos a continuación.

Tabla 21. Parámetros para escalamiento

Tipo de Equipo

Necesario para la planta

Variables de operación

Variables que caracterizan tamaño

o capacidad

Razón de escalamiento

Sobre diseño

Secador Si Humedad del aire

Temperatura

Área de transferencia de calor

Flujo >100:1 25%

Extractor Si

Velocidad de reacción

Estado de equilibrio

Volumen Tiempo de residencia

>100:1 25%

Evaporador Si Calor latente de

vaporización Temperatura

Caudal de entrada Diámetro

Área de transferencia de calor

>100:1 25%

Fuente: Avila & Hernández, 2007

Con esta información acerca del escalamiento se muestra que la semejanza térmica

predomina antes que la geométrica, debido a que los equipos empleados en laboratorio

registran variables termodinámicas como son humedad, temperatura, calor latente y

tiempo de reacción (Ibarz, 2005).

57

Debido a que se necesitan las características psicométricas del aire del lugar, estas se

detallan a continuación.

Tabla 22. Propiedades Psicométricas

Propiedades Datos

Altura 1500msn

Temperatura bulbo seco 22ºC

Temperatura bulbo húmedo 19.6ºC

Humedad Relativa 80%

Entalpia 55.64KJ/kg

Presión atmosférica 84707.7 Pa Fuente: (Veintimilla & Huachi, 2012)

En la siguiente sección se detallan los equipos que se utilizaran en la planta y

características de los mismos. Las fórmulas, cálculos y condiciones de los equipos

están detallados en la sección de anexos.

4.3.1 SECADOR ROTATORIO

Para el diseño del equipo se tomó en consideración el manual de secado industrial del

autor Mujundar, (2015) las características físicas de la cachaza tales como: humedad

relativa del aire en el lugar, densidad, diámetro medio de partícula, temperaturas del

sólido y gas a la entrada y salida del secador.

El equipo es un secador rotatorio de flujo paralelo, de secado directo, funciona con

vapor de agua como medio de calentamiento de aire y se mantiene en constante

movimiento de rotación, cuenta con una serie de aspas internas que permiten la

homogeneidad del producto. Este equipo gira a una velocidad de 10 rpm con la ayuda

de un motor eléctrico de 14 HP el cual está adaptado al secador para lograr el giro

continuo del equipo.

58

Tabla 23. Dimensiones del Secador

Características Medidas

Longitud 7,5 m

Diámetro 3,5 m

Aspas por círculo 11

Inclinación de aspas 45°

Espacio entre aspas 0.60 m

Numero de círculos 5

Espacio entre aspas 0,60 m

Flujo de Calor transferido 1994,24 KW

Flujo másico cachaza 8.33kg/min

Tiempo de secado 60 min

Temperatura inicial solido 30°C

Temperatura final solido 50°C

Temperatura inicial aire 120°C

Temperatura inicial aire 65°C

Flujo másico de aire 12351 kg /h

Humedad en base húmeda final del producto 1%

Fuente: Investigación de campo, 2015

Tabla 24. Calentador de aire

Características Medidas

Área de transferencia 1.23 m2

Numero de tubos 12

Diámetro de tubos 0,038 m

Flujo másico del aire a la entrada 12350,99 kg/h

Flujo másico del aire a la salida 12476,67 kg/h

Flujo de Calor transferido 1994,24 KW

Fuente: Investigación de campo, 2015

4.3.2 EXTRACTORES

Para establecer una producción semi continua, se necesita de 2 extractores, ya que cada

uno tarda 30 minutos en la extracción trabajaran de manera alternada tal como se

estableció en los resultados experimentales presentados por Avila & Hernández (2007).

Cada columna de extracción, que en este caso son tanques de lixiviación, tienen un

volumen nominal de 3.78 m3 con un sobre diseño del 25%.

59

Los materiales escogidos para los extractores son acero vidriado, de esta manera evitar

la corrosión, poseen un fondo falso que permite el paso de líquido, pero retiene la parte

solida de la mezcla

Lecho de sólidos

Entrada de solvente

Salida de solución

Fondo falso

Salida de residuos

Figura 12. Extractor Fuente: Investigación de campo, 2015

Tabla 25. Dimensiones del Extractor

Características Medidas

Numero de Extractores 2

Volumen 3,78 m3

Diámetro 1,5 m

Altura 2,14 m

Flujo másico cachaza 344.75 kg/h

Flujo másico solvente 1725 kg/h

Temperatura entrada solido 50°C

Temperatura entrada solvente 96°C

Flujo de solución a la salida 192.90 kg/h Fuente: Elaboración Propia

60

4.3.3 EVAPORADOR DE SIMPLE EFECTO

En la producción es necesario de un evaporador que trabaje de forma continua, el

evaporador de efecto simple está diseñado para separar la cera del heptano proveniente

de la operación de extracción, el fluido de calentamiento es vapor de agua a 120°C, el

modelo de evaporadores de película descendente fue la base para el diseño del

evaporador.

Tabla 26. Dimensiones de evaporador

Características Medidas

Volumen 55,39 m3

Diámetro del evaporador 3,50 m

Altura del evaporador 5,75 m

Área de transferencia 36,37 m2

Numero de tubos 16

Diámetro externo de tubos 0,06 m

Diámetro interno de tubos 0.052m

Diámetro de coraza 2,02 m

Longitud de coraza 5 m

Temperatura de entrada de la solución 62ºC

Temperatura de salida de la solución 81ºC

Flujo másico de entrada de la solución 371.3 Kg/h

Presión 1.4 atm

Flujo de Calor 278.49 KW

Fuente: Elaboración Propia

4.3.4 CONDENSADOR

Es necesario disminuir la temperatura del solvente y lograr su condensación para que

pueda ser transportado de regreso al tanque de almacenamiento de solvente, para lo

cual se emplea un condensador que reducirá la temperatura del solvente a 35ºC. El

material de construcción del condensador es acero al carbono, y el fluido refrigerante

que emplea es agua a 22ºC.

61

Tabla 27. Dimensiones condensador

Características Medidas

Área de transferencia 2.68 m2

Numero de tubos 14

Diámetro de tubos 0,038 m

Diámetro de carcaza 0,25 m

Longitud de carcaza 1.5 m

Flujo de Calor Transferido 81.52 KW

Flujo másico de refrigerante 2436.02 Kg/h

Flujo másico de solvente 1565.65 Kg/h

Temperatura de entrada solvente 81ºC

Temperatura de salida solvente 35ºC

Fuente: Elaboración Propia

4.3.5 INTERCAMBIADOR DE CALOR DE TUBOS Y CARCAZA

Para evitar pérdidas de calor la temperatura del heptano debe ser de alrededor de los

96ºC al entrar al extractor. Este intercambiador incrementará la temperatura de una

corriente de heptano de 25ºC hasta 96ºC. El fluido de calentamiento es vapor de agua.

El tipo de intercambiador de calores de tubo y coraza de dos pasos con arreglo de tubos

en forma triangular.

Tabla 28. Dimensiones intercambiador de calor

Características Medidas

Área de transferencia 3.86 m2

Numero de tubos 16

Diámetro de tubos 0,038 m

Diámetro de carcaza 0,25 m

Longitud de carcaza 2 m

Flujo de Calor Transferido 74.90 KW

Presión 1,4 atm

Fuente: Elaboración Propia

62

4.3.6 BOMBAS CENTRIFUGAS

En la extracción de cera son de suma importancia, para determinar la potencia de las

bombas se utilizó la ecuación de Bernoulli. Las bombas de carácter centrífugo de acero

inoxidable están dimensionadas de acuerdo con la densidad, volumen, presión y altura

del fluido a transportar.

Tabla 29. Potencia de Bombas Centrifugas

Bombas Potencia Altura

B1 1.5 HP 2.14m

B2 3.6 HP 4.25m

B3 2.5 HP 3.30m Fuente: Elaboración Propia

4.3.7 TANQUE DE ALMACENAMIENTO

Para el solvente de extracción (heptano) es necesario dimensionar un tanque de

almacenamiento, para la capacidad de este se tomó en consideración que el solvente

usado en la extracción es recuperado, pero existe un 10% de pérdidas por lo que hay

que mantener una reserva de solvente.

El tanque de almacenamiento está diseñado para el almacenamiento de materiales

volátiles como el heptano, la cantidad almacenada será la que se utilice en una semana

de producción, estos tanques son verticales de forma cilíndrica, fondo plano y techo

flotante, dichas características permiten almacenar grandes cantidades de solvente, de

igual manera este tipo de techo se utiliza en el almacenamiento de productos con alto

grado de volatilidad debido a que proporciona un medio aislante evitando la

evaporación del solvente.

63

Tabla 30. Dimensiones del tanque de almacenamiento

Características

Volumen requerido 64,46 m3

Volumen máximo 80,57 m3

Diámetro del tanque 5 m

Altura del tanque 5,10 m

Fuente: Elaboración Propia

4.3.8 CALDERO

Debido al consumo de vapor que requieren los equipos de extracción de cera es

necesario un caldero pirotubular que realiza la producción de vapor de alta presión.

Tabla 31. Dimensiones del tanque de almacenamiento

Características

Fluido Vapor saturado

Tipo Generador de vapor pirotubular, horizontal

Producción De 175 a 4.200 kg/h

Temperatura máxima Hasta 204 ºC

Combustible Gas, gasóleo (diésel)

Consumo combustible 14.79 gal/h

Caudal masico de agua 3761.87 kg/h

Potencia 559.91 KWh Fuente: Elaboración Propia

4.4 BALANCE DE ENERGÍA DE LA PLANTA EXTRACTORA DE CERA

En esta sección del estudio se toman en cuenta los requerimientos de los diferentes

equipos y maquinaria determinados en el proceso de diseño, que se emplean en la

planta, a continuación, se muestran los datos de requerimiento de energía de los

diferentes componentes.

Como primer resultado tenemos el consumo energético de los equipos que necesitan

vapor, el cual será suministrado por un caldero para su funcionamiento:

64

Tabla 32. Requerimiento energético de equipos que funcionan a vapor

Equipo KWh Lb de vapor por hora HP

Secador 1994,24 7018,19 2674,26

Evaporador 278.49 1011,74 373,46

Intercambiador de calor 74,90 263,59 100,44

Total 2356.63 8293,52 3148,16

Caldero 559.91

Fuente: Elaboración Propia

Para realizar el balance de los demás equipos se escogió los datos del balance de

energía realizados para cada equipo que funciona con energía eléctrica.

Tabla 33. Requerimiento energético de equipos eléctricos

Equipo HP KWh

Banda transportadora 4,50 3,36

Bombas centrifugas 7,60 5,67

Bomba de vacío 6,97 5,20

Motor Secador 14 10,43

Total 33,07 24,66

Fuente: Elaboración Propia

El resultado del balance de energía indica que la cantidad de energía requerida para el

funcionamiento por hora de los equipos a vapor es de 2356.63 KWh y para los equipos

de que funcionan con energía eléctrica es de 24,66 KWh.

Entonces la cantidad de energía por día que necesita la planta del caldero es de

18925,04 KW, la cantidad de energía eléctrica requerida es de 197,28 KW y la cantidad

de energía para el caldero es 4479.28 KW. Como resultado final la cantidad de energía

demandada por la planta es de 23601.60 KW por día de producción.

65

4.5 DISEÑO DEL LAYOUT Y EDIFICACIONES

4.5.1 PLANEACIÓN DE LA DISTRIBUCIÓN EN PLANTA

La distribución en planta está determinada en función al producto que se va a producir,

en la Figura 9. Se muestra la relación de las áreas de la planta, en la Figura 10. Aparece

el diagrama de las áreas funcionales de acuerdo a las valoraciones presentadas en la

figura anterior.

Figura 13. Tabla de relaciones de las áreas de producción. Fuente: Elaboración Propia

Tanque de Almacenamiento

Áre

a d

e A

lmac

enam

ien

to

Áre

a d

e ca

lder

o

Área de Extracción

Área de Evaporación

Recepción de

Cachaza

Áre

a d

e Se

cad

o

+

Figura 14. Distribución de áreas Fuente: Elaboración Propia

Evaporacion

Almacenamiento

1

2

3

4

5

6

7

Recepcion materia prma

Secado

Precalentamiento

Extraccion

Filtrado

66

La planta ocupara un terreno de 1000 m2, en dicha cantidad de terreno estarán ubicadas

las áreas de producción y las áreas administrativas. Con la realización del diagrama se

estableció un sistema de flujo para la planta de extracción de cera en L que permite

maximizar la eficiencia de la producción y disminuir las distancias recorridas.

4.5.2 DISEÑO DE LAS INSTALACIONES

La planta extractora de cera de caña de azúcar constara de un solo piso, en la parte

frontal estarán ubicadas las instalaciones administrativas, separadas del área de

proceso, que cuenta con oficinas, sala de estar, comedor, vestidores, baños y duchas.

En la parte posterior estarán ubicadas las instalaciones de producción que estarán

construidas de manera sólida, con materiales duraderos, a las cuales se les brindará

mantenimiento periódico para evitar su desgaste y deterioro.

4.5.3 DETERMINACIÓN DE ESPACIOS

De acuerdo con Casp (2005), una norma bastante generalizada consiste en calcular la

superficie necesaria para cada equipo existente en cada área, es decir longitud y

anchura, añadiendo 60 cm en los lados que se vayan a situar operarios y 45 cm para

limpiezas y reglajes, en los lados en que no vayan a trabajar operarios. Se suman los

valores así obtenidos para todos los equipos situados en cada área y se multiplican por

un coeficiente varía desde 1.3 para planteamiento normales hasta 1.8 cuando los

movimientos y stocks de materiales son de cierta importancia y se añadirá pasillos y

escaleras.

67

Tabla 34. Espacios de la planta extractora

Equipo Largo Ancho Diámetro K Lados Obrero Espacio requerido

Secador 7,5 3,5 3,5 1,3 1,35 0,6 66,96

Extractor 1,5 1,5 1,5 1,3 1,35 0,6 14,49

Evaporador 3,5 3,5 1,5 1,3 1,35 0,6 38,44

Intercambiador de Calor

2 0,25 0,25 1,3 1,35 0,6 4,64

Tanque de Almacenamiento

5 5 5 2,3 1,35 0,6 59,29

Fuente: Elaboración propia

4.5.4 CARACTERÍSTICAS DE LAS INSTALACIONES

En esta sección se describen las características que deberán tener las instalaciones para

cumplir con los requerimientos establecidos por normativas y reglamentos que

apliquen a este tipo de proceso productivo.

4.5.4.1 Pisos

Será de materiales resistentes, fáciles de limpiar y desinfectar, que permita tener buenos

desagües, colocados de forma óptima cada 35 metros de superficie. Las aberturas para

el paso de tuberías y canalizaciones estarán protegidas para evitar la contaminación.

El suelo debe tener fuerza de resistencia apta para la construcción y no debe existir

peligro de inundaciones, para lo cual se emplea hormigón armado revestido de cemento

que soporta una carga máxima de 4200kg/𝑐𝑚2, este debe tener condiciones razonables

en su inclinación para evitar el uso de elevadores o rampas.

4.5.4.2 Techos

Las cubiertas serán de materiales de fácil limpieza y su altura estará en función de la

altura de las maquinarias necesarias para la producción, en esta planta las cubiertas a

emplearse serán de chapa de acero galvanizado debido a su durabilidad y facilidad de

limpieza y la altura de las cubiertas estarán contempladas entre 5 a 8 metros.

68

4.5.4.3 Paredes

Las paredes necesarias para el área de producción, en la planta de extracción de cera

serán de aluminio pues será una construcción de tipo galpón y en las instalaciones

administrativas las paredes serán de bloque hierro y cemento.

4.5.4.4 Ventanas y puertas

Dentro de la planta de extracción de cera no serán necesarias puertas y ventanas puesto

que es una construcción de tipo galpón abierto de estructura metálica debido al uso de

solventes en su proceso, la ventilación es sumamente necesaria. En el caso del área

administrativa serán ventanas cubiertas y fáciles de limpiar, así como las puertas se

abrirán fácilmente desde adentro hacia afuera.

4.5.4.5 Iluminación

Se adaptará iluminación artificial en las zonas de trabajo para que las mismas tengan

300 luxes en cada área. La dirección de la planta está indicada de norte a sur, para

maximizar el aprovechamiento de la luz natural. La iluminación artificial será

protegida por bombillas para impedir la contaminación en caso de rotura.

4.5.4.6 Calidad de aire y ventilación

La planta de extracción de cera contará con una construcción semi cubierta, debido al

uso de un solvente de alta volatilidad como es el heptano, necesita corrientes de aire

naturales que permitan una ventilación en la planta evitando la acumulación de gases

que pueden resultar nocivos para los obreros e inclusive pueden provocar incendios

(López, 2012). Por lo tanto, tendrá solamente ciertas áreas cubiertas con paredes

metálicas para separar los procesos como el secado y el almacén, reduciendo de esta

manera el riesgo de incendio.

69

4.5.4.7 Sistemas auxiliares

La planta deberá constar de un control de residuos en los lugares de generación de

desechos y un sistema de control de incendios, para el cual deben existir equipos de

control de incendios en cada área de proceso.

4.5.5 ÁREAS DE PRODUCCIÓN

A continuación, se describen las áreas que se han dimensionado y diseñado dando más

relevancia a aquellas que son fundamentales en el proceso de producción en la

extracción de cera. El diseño de estas instalaciones se realizó en base a lo que dictan

las normas de buenas prácticas de manufactura.

4.5.5.1 Área de recepción de materia prima.

El área de recepción de materia prima donde se depositará la cachaza proveniente del

ingenio tendrá un área de 36.4 m2, en donde el transporte de cachaza depositará el

material que ingresará al proceso.

4.5.5.2 Área de Secado

El área de secado está determinada en función del tamaño del secador rotatorio, la

medida de esta sección es de una superficie de 66.96 m2, superficie determinada

tomando en cuenta los espacios de movimiento de los obreros y las distancias

prudenciales con paredes y otros equipos.

4.5.5.3 Área de Extracción y Filtrado

En el área de extracción se encuentran instalados dos extractores de 1,5m de diámetro

que trabajaran de forma alternada para la continuidad del proceso, puesto que mientras

uno de los equipos extrae la cera durante 30 minutos, el otro extractor estará

descargando el material extraído y los residuos generados durante el mismo periodo de

tiempo. En esta sección de la planta también está instalado el equipo de filtrado en el

70

cual se retendrá residuos de cachaza que no contienen cera y afectan al color de la

misma. El área de extracción ocupa una superficie de 14.9m2 tomando en cuenta los

espacios de carga y descarga para los obreros.

4.5.5.4 Área de evaporación

El área de evaporación es en donde se recupera el solvente en un evaporador de simple

efecto de 3,5m de diámetro, es enviado de vuelta al tanque de almacenamiento de

heptano, también en esta área es en donde se obtiene el producto de la extracción, por

lo cual estas instalaciones deben tener una ventilación adecuada con suficiente

aireación con la finalidad de evitar la concentración de gases resultantes de la

evaporación del solvente. Esta área tiene cercanía con la de empacado y

almacenamiento del producto.

4.5.5.5 Área de almacenamiento y empacado

En esta área se lleva a cabo el empacado y almacenamiento de la cera de caña de azúcar

extraída a partir de cachaza en donde el producto es empacado en envases de

polipropileno de 25 kg, y serán apilados sobre pallets de 1,00 x 1,20 m, con una carga

máxima de 500 kg por pallet ocupando un volumen por pallet de 0.60m3.

El área de almacenamiento se diseñó para albergar la producción de 6 meses, es decir

3504 kg de cera. El producto debe estar separado como mínimo 45 cm del perímetro

de las paredes como menciona Casp (2005), para el pasillo se necesita un ancho de

80cm para personal sin carga y 50 cm extra a cada lado para personal con carga por lo

cual esta sección se diseñó con un área de 28.2m2.

Las especificaciones de manipulación y almacenamiento de acuerdo a la hoja de

seguridad de Heess, (2016) son precauciones habituales para manipular sustancias

químicas, manteniendo el producto lejos del fuego abierto y concerniente al

almacenamiento se debe mantener su envase bien cerrado, evitar la luz solar directa,

fuentes de calor y agentes de oxidación, se almacena a temperatura ambiente.

71

4.6 ESTABLECIMIENTO DE UN PLAN DE MANEJO DE DESECHOS

El manejo de desechos está regido a la Norma INEN 2266 con la cual se dictan

diferentes procedimientos en el manejo de materiales peligrosos. El manejo de los

desechos de la planta extractora de cera será adjudicado a la empresa AV.CORP.

4.6.1 EL PERSONAL

Todas las personas que almacenen manejen y transporten desechos de la planta

productora de cera deben garantizar que cuando se necesite cargar o descargar la

totalidad o parte de su contenido, el transportista y el usuario deben instalar

señalización o vallas reflectoras de alta intensidad o grado diamante con la

identificación del material peligroso, que aíslen la operación, con todas las medidas de

seguridad necesarias

Todo el personal que trabaje en la planta debe cumplir con los siguientes requisitos.

Contar con los equipos de seguridad adecuados y en buen estado (casco, botas de

trabajo, gafas de protección).

Todo el personal debe recibir instrucción y entrenamiento específicos, documentados,

registrados y evaluados de acuerdo a un programa, a fin de asegurar que posean los

conocimientos y las habilidades básicas para minimizar la probabilidad de ocurrencia

de accidentes y enfermedades ocupacionales.

Todo el personal vinculado con la gestión de materiales peligrosos debe tener

conocimiento y capacitación acerca del manejo y aplicación de las hojas de seguridad

de materiales con la finalidad de conocer sus riesgos, los equipos de protección

personal y cómo responder en caso de que ocurran accidentes con este tipo de

materiales

4.6.2 TRANSPORTISTAS

Se debe capacitar a los transportistas que manejen materiales de desechos acerca de

temas como: normas, regulaciones sobre el transporte de materiales peligrosos, tipos

72

de riesgos para la salud, seguridad y ambiente, procedimientos de carga y descarga,

mantenimiento de la unidad de transporte, aplicación de señalización preventiva.

El transportista controlará que los vehículos que transporten materiales peligrosos estén

dotados del equipamiento básico destinado a enfrentar emergencias, consistente en al

menos de: 1 extintor tipo ABC, con una capacidad de 2,5 kg ubicado en la cabina del

vehículo y 2 extintores PQS (Polvo Químico Seco), tipo ABC (u otro agente de

extinción aceptable al tipo de carga que transporte) con una capacidad mínima de 9 kg

de carga neta, dependiendo del volumen de carga, ubicados en el exterior de la unidad,

equipo de primeros auxilios, 2 palas, 1 zapapico, 2 escobas, fundas plásticas resistentes,

cintas de seguridad, kit de cuñas para taponamiento, aserrín o material absorbente,

equipo de comunicación y equipo de protección personal adecuado según la hoja de

seguridad.

4.6.3 SELECCIÓN DE RUTA

El transportista solicitará a las autoridades competentes la determinación de la ruta del

transporte, y de acuerdo a la peligrosidad del producto se le proporcionará resguardo,

con relación a las regulaciones pertinentes

Para la determinación de la ruta se seleccionarán las horas de menor congestión

vehicular y peatonal que ofrezca un mínimo riesgo al tráfico o a terceros. Se evitará en

lo posible zonas densamente pobladas o especialmente vulnerables a la contaminación

Para la determinación de una ruta, se considerarán previamente los puntos críticos que

podrían incrementar la gravedad de un accidente

4.6.4 ETIQUETADO Y ROTULADO

Las etiquetas deben ser de materiales resistentes a la manipulación y la intemperie,

pueden ser adheribles o estar impresas en el empaque, adicionalmente llevar marcas

73

indelebles y legibles, que certifiquen que están fabricadas conforme a las normas

respectivas.

Las etiquetas deben ajustarse al tamaño del envase y dependerán del tipo de contenedor

sobre el cual habrán de ser colocadas. La dimensión de las etiquetas debe ser de por lo

menos el 25% de la superficie de la cara lateral de mayor tamaño.

Las etiquetas deben estar escritas en idioma español y los símbolos gráficos o diseños

incluidos de las etiquetas deben aparecer claramente visibles

Los códigos de colores se deben aplicar de acuerdo a lo indicado en la siguiente tabla:

Tabla 35. Colores para las etiquetas y rótulos de peligro

REFERENCIA

COLOR BASICO

*ANARANJADO 151 U

*AMARILLO 109 U

BLANCO W

NEGRO O 419

*VERDE 335 U

*ROJO 186 U

*AZUL 285 U

Fuente: (Normalización, 2013)

Los recipientes intermedios para gráneles (RIG), de una capacidad superior a 450 litros

y los grandes embalajes/envases se marcarán en dos lados opuestos

En los envases debe colocarse además de las etiquetas de peligro indicadas en esta

norma, los pictogramas de precaución de la clasificación del Sistema Globalmente

Armonizado (SGA), y el etiquetado de precaución según la NTE INEN 2288. También

se debe colocar el nombre y dirección del proveedor, teléfonos de emergencia y

cualquier información adicional que pueda ser requerida por la autoridad competente

74

Figura 15. Pictogramas de precaución

Fuente: (Normalización, 2013)

4.6.5 CARGA Y DESCARGA PARA EL TRANSPORTE

Todo personal de la planta que maneje los desechos producto de la extracción de cera,

será responsable de los accidentes y daños que pudieren ocurrir como resultado de la

mezcla de materiales incompatibles. Los materiales antes de ser transportados deben

ser clasificados por tipo de material, clase de peligro y compatibilidad.

La carga debe estar debidamente segregada, acomodada, estibada, apilada, sujeta y

cubierta de tal forma que no presente peligro para la vida de las personas, instalaciones

y el medio ambiente.

4.6.6 APILAMIENTO

Los envases no deben estar colocados directamente en el piso sino sobre plataformas o

paletas, de igual manera los envases deben apilarse respetando la resistencia de sus

materiales, de tal forma que no se dañen unos con otros. La altura de apilado debe

aplicarse de acuerdo con el tipo de envase, clase de peligro y cumpliendo las normas

nacionales e internacionales vigentes.

75

4.6.7 ALMACENAMIENTO

Es responsabilidad de la planta de producción de cera, que maneja materiales

peligrosos su identificación y etiquetado de conformidad con la Norma INEN 2266.

Durante el almacenamiento y manejo general de materiales peligrosos no se debe

mezclar los siguientes materiales:

• Materiales tóxicos con alimentos o semillas o cultivos agrícolas comestibles.

• Combustibles con comburentes.

• Explosivos con fulminantes o detonadores.

• Líquidos inflamables con comburentes.

• Material radioactivo con otro cualquiera.

• Sustancias infecciosas con ninguna otra.

• Ácidos con bases.

• Oxidantes (comburentes) con reductores.

4.6.8 LOCALIZACIÓN

Los lugares destinados para servir de bodegas en el almacenamiento deben reunir las

condiciones siguientes:

• Estar situados en un lugar alejado de áreas residenciales, escuelas, hospitales,

áreas de comercio, industrias que fabriquen o procesen alimentos para el

hombre o los animales, ríos, pozos, canales o lagos.

• Las áreas destinadas para almacenamiento deben estar aisladas de fuentes de

calor e ignición.

• El almacenamiento debe contar con señalamientos y letreros alusivos a la

peligrosidad de los materiales, en lugares y formas visibles.

• El sitio de almacenamiento debe ser de acceso restringido y no permitir la

entrada de personas no autorizadas.

76

• Situarse en un terreno o área no expuesta a inundaciones.

• Estar en un lugar que sea fácilmente accesible para todos los vehículos de

transporte, especialmente los de bomberos.

4.6.9 TRATAMIENTO

La empresa responsable de los materiales peligrosos, envases, embalaje y productos

caducados debe establecer el proceso de tratamiento y eliminación adecuado,

considerando el reciclaje como primera alternativa, basado en las normas vigentes,

información técnica de los componentes del desecho a tratar, caracterización del

mismo.

Por lo tanto, el tratamiento y disposición final se delega a la empresa de logística y

servicios ambientales para la industria AV.CORP, dicha empresa se puede encargar del

manejo adecuado de los desechos producidos en la planta de extracción de cera.

4.7 MACRO LOCALIZACIÓN

4.7.1 ASPECTOS GEOGRÁFICOS

El proyecto estará ubicado está ubicado al norte de Quito, capital del Ecuador, en la

Provincia de Imbabura, en el cantón San Miguel de Ibarra, en la parroquia de Ambuquí.

4.7.2 CANTÓN SAN MIGUEL DE IBARRA

El cantón Ibarra se encuentra en la región norte del Ecuador, pertenece a la provincia

de Imbabura, está estratégicamente ubicada al noreste de Quito, capital de la república

a 126 Km, a 135 Km. de la frontera con Colombia, y a 185 Km. de San Lorenzo, en el

Océano Pacífico. Los terrenos del Ingenio Azucarero del Norte están localizados en el

cantón Ibarra, en la parroquia de Ambuquí, en el sector de Tababuela, en la

Panamericana Norte Km 25, en la orilla izquierda del Rio Chota a 1520 metros sobre

el nivel del mar (Veintimilla & Huachi, 2012).

77

Figura 16. Macro localización de la planta

Autor: Elaboración Propia

4.7.3 DIVISIÓN POLÍTICA ADMINISTRATIVA

El cantón Ibarra tiene la particularidad de ser la sede administrativa de la región 1

conformada por las provincias de Esmeraldas, Carchi, Sucumbíos e Imbabura está

conformada administrativamente por 5 parroquias urbanas San Francisco, El Sagrario,

Caranqui, Alpachaca, Priorato y 6 parroquias rurales San Antonio, La Esperanza,

Angochagua, Ambuquí, Salinas y La Carolina. Los pisos altitudinales del cantón van

desde la zona de páramo correspondiente al piso altitudinal del bosque muy húmedo

Montano, extendiéndose por un relieve escarpado y una topografía irregular hasta

llegar a un valle de características xerofíticas correspondientes al bosque seco Montano

Bajo (Cornejo & Zorrilla, 2013).

78

4.8 EVALUACIÓN DE MICROLOCALIZACIÓN

Figura 17. Localización del proyecto

Fuente: (Veintimilla & Huachi, 2012)

4.8.1 MATERIA PRIMA

La cercanía de la planta extractora de cera con la fuente de materia prima es primordial

al momento de producir, puesto que ayudara a evitar los cuellos de botella y reducir los

costos de transporte de la materia prima.

El recinto del Ingenio Azucarero del Norte cuenta con una superficie de 6 hectáreas

aproximadamente, donde cuatro se ocupan en la producción de azúcar y los dos

restantes son espacios verdes en los que no existe aprovechamiento alguno. Como se

ha mencionado anteriormente la producción de cachaza que se emplearía como materia

prima es de 55 toneladas por día, debido a lo cual su ubicación es de gran importancia

para este trabajo.

79

4.9 MICRO LOCALIZACIÓN

La localización se determinó de acuerdo con la asignación de puntos para la

valorización de la micro localización del proyecto.

Tabla 36. Método cualitativo por puntos para la valorización de la micro localización

Factores Críticos Peso Relativo

Calificación Ambuquí Terrenos IANCEM

Cercanías a las materias primas 0,30 10 3

Cercanía al mercado del producto 0,10 8 0,8

Costo de insumos y materiales de empaque 0,05 8 0,4

Disponibilidad de agua potable 0,10 10 1

Disponibilidad de energía eléctrica trifásica 0,10 10 1

Disponibilidad del manejo de residuos sólidos y líquidos

0,05 8 0,4

Disponibilidad de mano de obra calificada 0,10 8 0,8

Acceso a vías de comunicación de primer orden

0,20 10 2

Suma Total 1.00

9,4

Fuente: Elaboración propia

De acuerdo con los datos de la matriz, se determinó como la mejor ubicación los

terrenos de Ingenio Azucarero del Norte, es el lugar más propicio para la planta de

extracción de cera, debido a que obtuvo un puntaje alto.

4.9.1 SERVICIOS BÁSICOS

El lugar analizado cuenta con agua y fluido eléctrico. Poseen alcantarillado y se

encuentran transformadores cercanos. Los servicios básicos como el agua potable,

fluido eléctrico no llegan a un 100% de cobertura. El terreno dispone de Servicios

básicos como suministros de Agua, electricidad trifásica, alcantarillado, telefonía, y

recolección de basura.

80

4.9.1.1 Mano de obra disponible

La demanda de mano de obra en la planta de extracción de cera estará cubierta por

personal capacitado en las diferentes áreas de producción, lo que permitirá una

operación optima de la planta agro industrial. El personal se seleccionará de acuerdo al

perfil de funciones que necesita la industria. Las personas que formen parte del personal

seleccionado recibirán capacitaciones internas.

4.9.1.2 Vías de comunicación

Existen vías de primer y segundo orden que permiten la comunicación entre parroquias

y que conectan a las provincias de Carchi, Esmeraldas, Imbabura y Pichincha. La

Ubicación de los terrenos del Ingenio Azucarero del Norte se encuentra a 20 minutos

de la ciudad de Ibarra.

4.10 ANÁLISIS ECONÓMICO FINANCIERO PARA DETERMINAR LA

VIABILIDAD DE LA PLANTA

La parte final del presente trabajo consiste en el análisis financiero del proyecto con el

cual se puede determinar si es viable o no, para lo cual en esta etapa se han reunido

datos acerca de los recursos que se necesitaran, determinando así la inversión y el

capital de trabajo necesarios, los costos totales de inversión, trabajo y producción se

resumen de la siguiente manera.

4.10.1 Capital Fijo

El capital fijo está comprendido como la inversión necesaria para maquinaria y equipo,

equipos administrativos, indumentaria de seguridad y edificaciones.

81

4.10.1.1 Terreno

El diseño de una planta extractora de cera, está dirigido al Ingenio Azucarero del Norte,

dicha industria es propietaria de los terrenos donde se pretende construir la planta, por

este motivo el costo de terreno no es tomado en cuenta para el análisis financiero.

4.10.1.2 Obras civiles

La construcción de la planta de extracción de cera tiene un área de 1000m2 con un

costo total de 254 568 dólares.

4.10.1.3 Maquinaria y Equipo

Tabla 37. Costo de maquinaria y equipo

Maquinaria y Equipos

Descripción Cantidad Precio unitario Valor Total

Secador Rotatorio 1 56250 56250

Extractor 2 19350 38700

Filtro 1 4000 4000

Evaporador 1 28200 28200

Condensador 1 15000 15000

Tanque de Almacenamiento 1 87400 87400

Intercambiador de calor 1 13000 13000

Banda transportadora 1 15000 15000

Bomba 1,5 HP 1 475 475

Bomba 3,6 HP 1 650 650

Bomba de vacío 1 550 550

Caldero 1 95900 95900

Total 355125

Fuente: Investigación de campo, 2015

82

4.10.1.4 Materiales de Producción

Tabla 38. Costo de materiales de producción

Materiales de producción Costo unitario Costo Total

Pallets 15,00 150

Bolsas Polipropileno 0,02 120

Palas 13,00 78

Total 348 Fuente: Elaboración propia

4.10.1.5 Bienes Muebles

Tabla 39. Costo de bienes muebles

Equipo Precio unitario Precio Total

Estación de trabajo 270 270

Archivador 215 430

Sillas ergonómicas 89 178

Sillas tipo banca 300 300

dispensador de agua 15,53 31,06

Mesas 90 360 Total 1569,06

Fuente: Proformas de bienes muebles

4.10.1.6 Equipos de oficina

Tabla 40. Costos de equipos de oficina

Equipos de oficina Cantidad Precio Unitario Precio Total

Computadora 2 500 1000

calculadoras 2 6,09 12,18

Teléfonos 1 47,98 47,98

Impresora tinta continua 1 120 120 Total 1180,16

Fuente: Elaboración Propia

83

4.10.2 CAPITAL DE TRABAJO

Son todos los costos y gastos en efectivo que la empresa debe cubrir por sus

obligaciones, está calculado para cada mes de trabajo. El consolidado del capital se

muestra en la siguiente tabla.

Tabla 41. Costos de Capital de Trabajo

Detalle Mensual Anual

Costos de producción 15893,94 190727,31

Gastos administrativos 754,88 9058,56

Gastos de ventas 776,15 9313,74

Total capital de trabajo 17424,98 209099,61 Fuente: Elaboración Propia

4.10.2.1 Materiales directos

Tabla 42. Costos de materiales directos

Equipo Cantidad Precio unitario Costo total

Par de botas de trabajo 11 35.00 385

Pantalones de trabajo 11 15.00 165

Cascos 15 12.00 180

Gafas de seguridad 15 1.5 22.50

Tapones para oído 15 0.25 3.75

Guantes de calor 15 2.25 33.75

Total

742

Fuente: Elaboración Propia

4.10.3 RESUMEN DE INVERSIONES

Tabla 43. Resumen de inversiones

Resumen de inversiones

Porcentaje Valor (Dólares)

Inversiones Fijas 97,86 796713,58

Inversiones Variables 2,14 17424,98

Total inversiones 100 814138,56

Fuente: Elaboración Propia

84

4.10.4 FINANCIAMIENTO

4.10.5 Estructura del Financiamiento

La inversión total para que el proyecto se ponga en marcha es de 814138,56 dólares de

los cuales, el 70% se recurrirá a un préstamo a largo plazo y el 30% será la diferencia

que aporten los beneficiarios del proyecto. La CFN financia montos que van hasta 1

millón de dólares con un interés anual de entre el 8% y el 11% anual para proyectos de

inversión nuevos.

Tabla 44. Estructura del Financiamiento

Inversores Porcentaje % Cantidad (Dólares)

CFN 70 569896,99

Beneficiarios 30 244241,57

Total 100 814138,56

Fuente: Elaboración Propia

El financiamiento puede ser evaluado tanto para activos fijos como para capital de

trabajo, el proyecto es evaluado por la Corporación Financiera Nacional.

4.10.6 Amortización de la Deuda

Los gastos financieros y los intereses bancarios están directamente relacionados. La

cuota se calcula con la fórmula de pago de cantidades iguales al final de cada periodo.

𝑉𝑐 =𝑀𝑝 𝑥 𝑖 𝑥 (1 + 𝑖)𝑛

(1 + 𝑖)𝑛 − 1

Simbología

Valor cuota: Vc =?

Monto del préstamo: Mp = 981964,34 dólares

Tasa interés mensual: 𝑖 = 0,00697

85

Periodos: n = 120 meses (10 años)

𝑉𝑐 =981964,34 𝑥 0.00697 𝑥 (1 + 0.00697)120𝑛

(1 + 0.00697)120 − 1

Vc = 84931,46 dólares

En la siguiente tabla de amortización se observa el pago de capital e intereses

consolidados, la CFN brinda una taza de interés del 8.37% para este tipo de proyectos.

La tabla de amortización está enlazado al estado de pérdidas y ganancias.

Tabla 45. Amortización de la deuda

Año Capital Interés Saldo

1 39339,70 45591,76 569896,99

2 42486,87 42444,58 530557,29

3 45885,82 39045,63 488070,42

4 49556,69 35374,77 442184,60

5 53521,22 31410,23 392627,91

6 57802,92 27128,53 339106,68

7 62427,16 22504,30 281303,76

8 67421,33 17510,13 218876,60

9 72815,04 12116,42 151455,27

10 78640,24 6291,22 78640,24 Fuente: Elaboración Propia

4.10.7 Punto de Equilibrio

El punto de equilibrio se determina con el presupuesto de ingresos, los costos totales,

y este anterior se divide con los costos fijos y los variables. De esta manera se iguala

los costos totales con los ingresos. Los ingresos superan los costos totales y la curva de

utilidad comienza a ser positiva.

86

𝑃𝐸 =𝐶𝐹

1 − 𝑉

𝑉𝑇

Punto de equilibrio (PE Dólares) = ?

Costos Fijos (CF) = 1144753,7 dólares

Costos Variables (CV) = 7459.32 dólares

Ventas Totales (VT) = 248.875,20 dólares

El proyecto presenta un punto de equilibrio adecuado que, de acuerdo con el estudio

de mercado, es una meta que se puede lograr con una correcta administración de

recursos y estrategias de mercado.

Para el primer año se obtiene un punto de equilibrio de 20.97 toneladas, cantidad

suficiente para igualar los costos de egresos, comprobando que a partir de estas ventas

se obtienen ganancias.

4.10.8 Criterios de Evaluación del proyecto

Con la información de las inversiones necesarias y flujo de caja anual se determinó los

criterios de evaluación en este caso el valor actual neto (VAN) y la tasa interna de

retorno (TIR). El análisis realizado tiene los siguientes datos como resultado.

Tabla 46. Criterios de Evaluación del Proyecto

Criterio Valor

Tasa de descuento 8.37%

VAN $ 311.985,66

TIR 15% Fuente: Elaboración Propia

Después de realizado la evaluación financiera del proyecto se obtuvo un valor actual

neto (VAN) de 311.985,66 dólares y una tasa interna de retorno (TIR) del 15 % por

encima de la rentabilidad exigida en el proyecto que es del 9%, lo que deja en claro la

factibilidad del proyecto.

87

5. CAPITULO V

5.1 CONCLUSIONES

Al culminar la presente investigación, se han determinado las siguientes conclusiones:

➢ Los resultados del análisis de mercado de cera de caña de azúcar en el Ecuador

determinan que no existe oferta o demanda en el país, en este trabajo se ha

tomado en cuenta la cera de carnauba como referente, debido a que tiene

propiedades similares a la cera de caña de azúcar y es usada por las industrias

del país, la cual es importada en su totalidad proveniente de Brasil, Chile, Perú,

Colombia, Alemania, Italia y Estados Unidos.

➢ Se realizó el diseño del proceso productivo a partir de experimentación en

laboratorio y también de acuerdo con fuentes bibliográficas consultadas, en

base al balance de materia realizado se obtiene un rendimiento del proceso de

2.63%, una producción de desechos del 64.87% y una pérdida de solvente en

cada extracción de 10%.

➢ En el presente trabajo se dimensionó los equipos y maquinaria que son

necesarios en la producción determinando una capacidad máxima de

producción 460.25 Kg de cera de caña de azúcar por semana, de igual manera

se realizó el balance de energía para cada uno de los equipos que requieren un

total de 29,230.8 KW/día.

88

➢ Después de diseñar el Layout y las edificaciones de la planta extractora de cera

se concluye que la línea de producción tiene forma de “L” y el diseño de las

edificaciones se realizó de acuerdo con las especificaciones técnicas necesarias

para cada área de producción.

➢ Se estableció el plan de manejo de residuos tal como lo dicta la Norma INEN

2266 de manejo de materiales peligrosos del Ecuador para salvaguardar la

seguridad del medio ambiente y personal que trabaja en la planta.

➢ El estudio financiero revela que la inversión del proyecto es factible, debido a

los valores positivos de la Taza Interna de Retorno es del 15%, y Valor Actual

Neto de más de 311.985,66 dólares, estos indicadores demuestran la viabilidad

del proyecto

5.2 RECOMENDACIONES

❖ Aplicar un análisis de demanda a países que importan cera de carnauba, con

mira a la exportación de este producto, debido a su amplia gama de aplicaciones

en las diferentes industrias.

❖ Es necesario realizar un estudio para mejorar la producción de cera mediante

otros procesos de extracción que no necesiten de solventes para la producción

de cera y que sean amigables con el medio ambiente, que permitan la

reutilización de los residuos generados.

❖ Se recomienda realizar un programa de capacitación y seguridad en el uso de la

maquinaria y equipos con los que se va a trabajar en la planta extractora de cera

al ejecutar el proyecto, para prevenir riesgos y accidentes laborales.

❖ Realizar un estudio de los posibles usos de los residuos generados en la

extracción de cera de caña de azúcar, debido a la gran cantidad que se genera

en el proceso.

89

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93

ANEXOS

94

En esta sección se presentan los cálculos realizados en el presente trabajo, tanto para

balances de materia y energía, como para el diseño de los equipos necesarios para la

planta de producción de cera de caña de azúcar.

Anexo 1: Cálculos Balance de Materia

Se presenta el balance de materia en kilogramos de cada unidad del proceso tomando

como base la producción que se realizaría en una hora de proceso. A continuación, se

muestran los cálculos realizados para obtener los datos del balance de materia, cada

equipo está representado gráficamente como una caja con entradas y salidas.

Balance de materia para extractor E-1

C1

C2C3

C4

Figura A1. Extractor de Cera

Fuente: Autor

C1 = Cachaza seca

C2 = Heptano

C3= Mezcla Heptano cera sin Filtrar

C4 = Residuo

95

Balance de materia por componentes en E-1

C1 + C2 – C3 – C4 = 0.00

337.76 + 1688.80 – 1539.91 – 486.65 = 0.00

Balance de materia para Filtro F-1

C3 C5

C6

C5 = Mezcla Heptano cera

C6 = Residuos

Balance de materia por componentes en E-1

C3 – C5 – C6 = 0.00

1539.91 – 1534.52 – 5.39 = 0.00

Balance de materia para Evaporador V-1

C5 C7

C8

96

C5 = Mezcla Heptano cera

C7 = Cera

C8 = Heptano recuperado

Balance de materia por componentes en E-1

C5 – C7 – C8 = 0.00

1534.52 – 14.6 – 1519.92 = 0.00

97

Anexo 2: Diseño del Secador Rotatorio

Para el diseño de los equipos necesarios en la planta se han tomado en cuenta las

diferentes características de los materiales que se manipulará en la planta, así como las

cantidades de materiales necesarias para el proceso.

Secador Rotatorio

Condiciones de entrada Cachaza

El secador será de operación adiabática Q = 0º

Temperatura máxima de salida del solido TSmáx = 60º C

Temperatura del aire a la salida, se tomará como TG2= TSmáx + 5º

Temperatura del sólido, a la salida se tomará como TS2 = TSmáx - 10º

El calor integral de absorción de agua (∆ Ha) en la cachaza es despreciable.

Entonces tenemos que:

TS2 = (60 - 10) = 50ºC

TSmáx = (60 + 5) = 65ºC

Datos de la Cachaza

La cantidad de cachaza alimentada está considerada por cada hora de producción.

S = 500 kgcachazahumeda/h

Humedad = 31%

TS1 = 30º C

98

X1=0.31

1-0.31= 0.45 Kg

H2O/Kg

cachaza

Datos del Aire

Y1 = 0.0024 kg H2O/kg aire seco

TG1 = 120º C

Condiciones de salida Cachaza

Humedad 1%

X2=0.01

1-0.01= 0.010 Kg

H2O/Kg

cachaza

Figura A1: Diagrama de flujo del secador

Calculo de entalpías

𝐻𝐺1 = [Cpa. s + Y1Cpga](𝑇𝐺1 + 𝑇0) + Y1λ Ec. 1a

𝐻𝐺1 = [1.0093 + (0.0024) (1.84)] (120 – 0) + (0.0024) (2502.3)

𝐻𝐺1 = 148.35 kJ / kg

V 12452,60 m3/h

Gs2 12476,68 Gs1 12351,00

Y2 0,0126 Y1 0,0024

TG2 65 TG1 120

HG2 191,33 HG1 148,35

S1 500 S2 344,75

X1 0,7 X2 0,99

m1H2o 0,3 m2H2o 0,01

Ts1 30 Ts2 50

HS1 403,95 HS2 81,01

Aire secoAire Humedo

Cachaza Humeda Cachaza seca

Flujo Volumetrico

G

S S

G

SECADOR

99

𝐻𝐺2 = [Cpa. s + Y2Cpga](𝑇𝐺2 + 𝑇0) + Y2λ

𝐻𝐺2 = [1.0093 + Y2 (1.84)] (65 – 0) + Y2 (2502.3)

𝐻𝐺2 = 65.6045 + 2619.3 Y2

HS1 = Cpss (TS1+T0) + X1(CpLa) (TS1-T0) + ∆Ha

HS1 = 0.88 (30 – 0) + 3(4.195) (30-0) + 0

HS1 = 403.95 kJ/kg

HS2 = Cpss (TS2+T0) + X2(CpLa) (TS2-T0) + ∆Ha

HS2 = 0.88 (50-0) + 0.17 (4.195) (50-0) + 0

HS2 = 81.01 kJ/kg

Anexo 3: Balance de Materia

Cantidad de solido seco

Ss = S (1-X1) = 500 (1-0.31)

Ss = 344.75 Kgcachaza seca

/h

Humedad Retirada

Ss (X1-X2) = Gs (Y2-Y1)

344.75 (1-0.31) = 155.25KgH2O

/h

Balance de energía

GS𝐻𝐺1- GS𝐻𝐺1 = Ss (HS2- HS1) + 𝑄 Ec. 3a

Sustituyendo datos en la ecuación 3

100

Gs (148.35) – Gs (65.6045 + 2619.3Y2) = 338 (81.01 – 403.95) + 0 Ec. 4a

Realizando una sustitución entre las ecuaciones 2a y 4a

Y2 = 0.0126

Gs = 344.75 kg/h

HG2 = 191.33 kJ/kg

Anexo 4: Zonas de secado de un secador rotatorio

Un secador de este tipo se puede diferenciar tres zonas, que se reconocen por los

cambios de temperatura tanto del sólido a secar como del gas. En la siguiente figura se

puede apreciar las temperaturas en forma esquemática para un secador de corriente

paralela.

101

Zona 1

En esta sección del secador no existe secado o es muy deficiente, el gas calienta al

solido hasta llegar a un punto de equilibrio en el cual se cumplen las características

para la evaporación de la humedad presente en el líquido.

Zona 2

En la siguiente sección el punto de equilibrio se mantiene constante y es la zona en

donde ocurre la evaporación de la humedad superficial y no ligada del sólido.

Zona 3

En esta zona solo se considera la transferencia de calor desde el gas hacia el sólido y

se desprecia la transferencia de calor indirecta entre el secador y el sólido, la perdida

de calor del gas “qG”, puede igualarse a la que se transfiere al sólido “q” y las perdidas

caloríficas “Q”.

Para una longitud diferencial dz se tiene

dqG = dq + dQ Ec. 5a

Reordenando

dq = dqG – dQ = U dS(tG-tS) = Ua (tG – tS) dz Ec. 6a

En donde:

U = coeficiente global de transferencia de calor entre el gas y el solido

(TG – Ts) = difere3ncia de temperatura para la transferencia de calor

S = superficie interfacial / sección transversal del secador

A = superficie interfacial / volumen del secador

Sustituyendo tenemos:

102

dq =GsCsdT’G = Ua (Tg – Ts) dz Ec. 7a

dT’G es la caída de temperatura experimentada por el gas como resultado de la

transferencia de calor únicamente al sólido, sin considerar las pérdidas y Cs es el calor

húmedo del gas.

𝑑𝑁𝑡𝑜𝐺 = 𝑑𝑇𝐺

𝑇𝐺−𝑇𝑆=

𝑈𝑎𝑑𝑧

𝐺𝑠𝐶𝑠 Ec. 8a

Si se considera que el coeficiente de transferencia de calor es constante

NtoG = ΔT′𝐺Δ𝑇𝑚

= 𝑍𝐻𝑇𝑜𝐺

Ec. 9a

H_𝑇𝑜𝐺 = (𝐺_𝑠 𝐶_𝑠)/𝑈_𝑎 Ec. 10a

En donde:

NtoG = número de unidades de transferencia de calor.

HtOG = longitud de la unidad de transferencia de calor

Δ𝑡′𝐺 = cambio en la temperatura del gas debido a la transferencia de calor únicamente

hacia el solido

𝑈𝑎 =237𝐺0.67

𝐷 Ec. 11a

D = diámetro del secador.

En secadores rotatorios, la diferencia de temperatura promedio es la temperatura del

bulbo húmedo promedio del gas, y la superficie del sólido húmedo está a la temperatura

de bulbo húmedo del aire que entra al secador.

103

El número de unidades de transferencia de calor se ha determinado de acuerdo con las

siguientes interpretaciones:

Toda la humedad se evapora en la zona 2, a temperatura de bulbo húmedo del gas.

La zona 1 será tomada como zona de precalentamiento sin secado.

Anexo 5: Cálculos Para las Zonas de Secado

Cálculos para la zona 1

Calor húmedo del gas

Cs = Cpas +Y1 (Cpga)

Cs = 1.0093 + 0.01 (1.84) = 1.0277 kJ/kgºC

Balance de energía

GsCs (TG1 – TGC) = Ss (HSA – HS1)

(12462.60) (1.0277) (120 – TGC) = (338) (518.40 – 403.95)

TGC = 104.75ºC

Δtm=(TG1-TS1)+(TGC-Tbh)

2

Δtm=(120 - 30)+(104.75-38.5)

2= 78.13

Δt'G = 𝑆𝑠(𝐻𝑆𝐴 − 𝐻𝑆1

𝐺𝑆𝐶𝑠

Δt'G=338(518.40-403.95)

12462.60*1.0645= 14.72ºC

104

NtOGI =

14.72ºC

78.13ºC=0.188

Cálculos para la zona 2

Calor promedio del gas

Cs= CS

I+ Cs

II

2

Cs= (1.0277+1.0645)

2=1.0461 kJ/kgºC

115.73 – 65.13 = 50.6ºC

Δtm= (T

GC-Tbh)+(TGD-TSA)

log [TGC-TSA

TGD-TSA]

Δtm= (115.73-38.5)+(65.13-38.5)

log [115.73-38.565.13-38.5

]= 97.54ºC

Δt'G = 𝑇𝐺𝐶 − 𝑇𝐺𝐷

Δt'G = 115.73 – 65.13 = 50.6ºC

NtOGII =

Δt'G

Δtm=

50.6ºC

97.54ºC =0.519

Cálculos para la zona 3

La temperatura de bulbo húmedo del gas es de 38.5ºC

La entalpia del solido es a X=0.45, TSA = 38.5ºC

HSA = Cpss (TSA-T0) + X (CPLa) (TSA – T0) + Q

105

HSA = 0.88 (38.5-0) + 0.45 (4.195) (38.5) + 0 = 518.40kJ/kg

La entalpia del solido a X= 0.17, TSA = 38.5ºC

HSB = Cpss (TSA-T0) + X (CPLa) (TSA – T0) + Q

HSA = 0.88 (38.5-0) + 0.17 (4.195) (38.5) + 0 = 62.38Kj/kg

El calor húmedo del gas es:

Cs = Cpas +Y’ (CpGa)

Cs = 1.0093 (0.048) = 1.0645 kJ/kgºC

Balance de energía

GsCs (TGD-TG2) = Ss (HS2-HSB)

12462.60 (1.0645) (TGD-65) = 338 (81.01 – 62.38)

TGD = 67.39ºC

Δtm= (67.39-38.5)+(65-50)

2=21.95ºC

Δt'G=Ss(HS2-HSB)

GSCS

= 338 (81.01-61.33)

12462.60*1.0645=2.53ºC

NtOGII =

2.53ºC

21.95ºC=0.115

Número total de unidades de transferencia

NtOGtotal = 0.188+0.519+0.115 = 0.822

El diámetro que es estándar se selecciona de acuerdo con la cantidad de cachaza que

se requiere secar.

106

Diámetro estándar (D) = 3.5m

A= π

4D2=

π

4(3.5m)2= 9.62m

2

Gs=12462.60

9.62=1294.29 Kg /m2h

Gs=344.75

9.62=35.84 Kg

sólido seco /m2h

G = Gs (1+𝑌𝑝𝑇) = 12462.60 (1 + 0.01 + 0.031

2) = 2537.02 𝐾𝑔𝑎. ℎ /𝑚2ℎ

G = 0.705 Kga.h/𝑚2s

De la ecuación 11a

Ua =273(0.705)

0.67

3.5=61.71 W/m3ºC

De la ecuación 10a

HtoG= GsCs

Ua=

0.705(1.0461)(1000)

61.71=11.95m

Longitud para el secador

De la ecuación

𝑁𝑡𝑂𝐺𝑇𝑜𝑡 =

𝑍

𝐻𝑡𝑂𝐺

𝑍 = 𝑁𝑡𝑂𝐺𝑇𝑜𝑡. 𝐻𝑡𝑂𝐺

𝑍 = (0.822)(11.95) = 7.48𝑚

107

Requerimiento de energía para calentar el aire de 22 a 120ºC

Con el diseño del secador, se puede obtener la energía necesaria para calentar el aire

de 22 a 120ºC

HA = [1005 + 1884(0.01)] (25) +2502.3 (0.001) =50.62 kJ/kg

Se requiere la siguiente cantidad de calor:

Q = Gs (HG1 – HA) = 12462.60 (148.35 – 50.62) = 241203.50 KJ/h

El flujo de vapor requerido es de:

Fvap = Q

Hvap=

241203.50

2747.7=87.78Kg vapor/h

108

Anexo 6: Diseño de los extractores de cera

El tiempo de contacto que se necesita para extraer la cera es de 30 minutos, se denomina

como tiempo de residencia "τ".

τ =V

Q Ec. 12a

En donde:

Q = Flujo volumétrico en m3 min⁄

V= Volumen del separador en m3

El volumen se determina en base a la cantidad de cachaza que se alimenta al proceso,

de la ecuación B.12 se despeja el volumen:

V= Q x τ Ec. 13a

Para procesar 344.75 kg/hora de cachaza se requiere una alimentación al sistema de

extracción de:

344.75Kg

hora[

1hora

60min] = 5.74

𝑘𝑔

𝑚𝑖𝑛 Ec. 14a

Convirtiendo las unidades a volumen, de la ecuación 14a tenemos:

5.74kg

min [

1m3

114.59kg] = 0.050

m3

min Ec. 15a

Esto da como resultado un volumen de cachaza cera 1.47 m3 y la del heptano 1.23 m3

esta cantidad será la que se mantenga en cada extractor puesto que trabajaran de forma

alternada. Por lo tanto, cada extractor tendrá un volumen de 2.70 m3 con un diseño

extra del 25%, es decir 3.78m3.

109

Con los resultados de rendimiento de extracción de cera, se deberán obtener 14.6kg de

cera/lote por cada extractor, con la densidad de la cera se obtiene el volumen

correspondiente de cera disuelto en el solvente:

14.6 kg [1m3

114.59kg] = 0.13m3 Ec. 16a

La cantidad total de solvente y cera disuelta que sale del extractor al término de la

operación da un volumen total de 0.138 m3.

110

Anexo 7: Diseño de Evaporador

El evaporador es cilíndrico de simple efecto. Para lograr la evaporación se utiliza vapor

de agua que pasará a través de los tubos externos dentro del cilindro a una temperatura

de 120°C. En la figura se muestra el esquema del evaporador.

STo

ToS

Fxfhf

LxLhLTL

T

QUA

VHvTv

Balance de energía

𝐹ℎ𝐹 + 𝑆𝜆 = 𝐿ℎ𝐿 + 𝑉𝐻𝑉 Ec. 17a

𝑆 = 𝐿ℎ𝐿 + 𝑉𝐻𝑉 − 𝐹ℎ𝐹 Ec. 18a

Donde:

F = mezcla de alimentación

S = vapor de agua suministrado para llevar a cabo la evaporación

V= solvente vaporizado

L = líquido concentrado (producto)

λ = calor latente de vaporización de vapor de agua

111

𝐻𝑉= calor latente de vaporización del vapor producido

ℎ𝐹= entalpía de la alimentación

ℎ𝐹 = 𝐶𝑝𝐹(𝑇𝐹 − 𝑇1) Ec. 19a

q = Sλ Ec. 20a

q = UA∆T Ec. 21a

A =q

Ua∆T Ec. 22a

𝑉 = 𝜋𝑟2ℎ Ec. 23a

q = Calor requerido para llevar a cabo la evaporación

U = Coeficiente global de transferencia de calor

A = área de transferencia de calor del evaporador

∆T = Diferencia de temperaturas

V = Volumen del evaporador

El diámetro equivalente de la coraza se calcula de la siguiente manera:

Área de la sección transversal (𝑚2) = 𝜋

4 (Do𝐷𝑜2 − 𝑁𝑡𝐷𝑖2) Ec. 24a

Perímetro mojado = π (Do − NtDi) Ec. 24a

112

Configuración de un evaporador de tubo y coraza.

Entonces: Dc = Área de la sección transversal

Perímetro mojado Ec. 25a

El calor latente de vaporización del agua es de 226, 3445.38 J/Kg. El equipo opera a

110°C con un coeficiente de transferencia de calor de 1100 J/sm2 °C. Los datos

utilizados en los cálculos se muestran en la tabla.

Compuesto Hv (J/Kg) Capacidad calorífica

(J/Kg°C)

Heptano 287432.143 2563.025

Propiedades termodinámicas de heptano

ℎ𝐹 = 2411.524 90 (−110)

ℎ𝐹 = − 48230.4732 J/Kg

S = (2135.316 x 287432.143) − (1534.52 x (-48230.4732))

S = 221.46Kg

q = 221.46 x 2263445.38

1800 = 278485.41 J/s

113

Aevap = 278485.41

1100(120-110) = 25.32 𝑚2

Atubo = (2x3.1416x0.0508x5) + (2x3.1416x (0.05082)) = 1.61𝑚2

Ntubos = 25.32 m2

1.61m2 = 16

V = 3.1416 (0.0508)2 x 5 = 44.31𝑚3 ;

Mas el 25% de sobre diseño V = 55.39𝑚3

Dc = 9.10

18.00 = 2.022m

114

Anexo 8: Diseño del Intercambiador de calor

Para solubilizar la cera es necesario que el solvente entre a la torre de extracción a una

temperatura de 96ºC, el flujo de alimentación es de 28.15 Kg/min. Este intercambiador

de calor está diseñado para calentar una corriente de heptano de 25º C hasta 96º C. Para

calentar, se alimenta vapor a 150 ºC y su temperatura disminuye hasta 110 ºC. Con un

coeficiente global de transferencia de 283.9 W/m2 ºC. El intercambiador es de tubo y

coraza de dos pasos con arreglo triangular.

Vapor Th1

150 ºC

Vapor T21

110 ºC

Heptano Tc1

96 ºC

Heptano Tc2

150 ºC

q = (mCp)h (Th2 – Th1) Ec. 26a

q = (mCp)c (Tc2 – Tc1)

El flujo de calor que otorga en fluido caliente equivale al flujo de calor que recibe el

fluido frío. Entonces, la transferencia de energía entre los dos fluidos se expresa como:

q = UA∆Tlm Ec. 27a

En donde:

q = Calor transferido

115

U = Coeficiente global de transferencia de calor

A = área de transferencia de calor

∆Tlm = Temperatura media logarítmica

q = (28.15 kg/min) (2248.8 J/kgºC)c(96 – 25) ºC

q = 4494564.12 J/min

q = 74909.40 J/seg

Calculando el calor transferido podemos obtener el flujo de vapor alimentado que se

requiere para elevar la temperatura del solvente. El flujo de vapor es de 16.43Kg/min.

La temperatura media logarítmica (∆Tlm) se determina mediante la siguiente ecuación:

∆Tlm = (Th2 – Tc2)-(Th1 – Tc1)

ln(Th2 – Tc2Th1 – Tc1

) = 68.33ºC Ec. 28a

El área que se requiere para llevar a cabo esta transferencia de energía es:

A = 74909.40W

(283.9 W/m2ºC) 68.33ºC = 3.86 m2 Ec. 29a

La longitud de los tubos será de 2m, el diámetro de los tubos es de 0.038m (3/2 in) en

un arreglo triangular con un espaciado de 0.02381m (15/16 in) entre cada tubo. Para

116

conocer el número de tubos es importante determinar el área de transferencia de cada

tubo y se calcula mediante:

A tubo = π ⋅ Do ⋅𝐿c1 = 0.24m2 Ec. 30a

El número de tubos se calculó dividiendo el área de transferencia total entre el área de

cada tubo.

Nt = A

A tubo = 16 tubos Ec. 31a

Para determinar el diámetro de la coraza:

𝐷𝑜 = 𝑑𝑜 (𝑁𝑡

𝐾1)

1

𝑛 Ec. 32a

do = diámetro de los tubos

Nt = número de tubos.

Para un arreglo triangular los valores de estos factores son: K1 = 0.249 y n = 2.207

Para este intercambiador el diámetro de coraza es de 0.25 m

117

Anexo 9: Norma INEN 2266

118

119

120

121

122

123

124

125

126

127

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129

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133

134

135

136

137

138

139

140

141

142

143

144

145

146

147

148

149

150

151

Anexo 10: Proforma para Intercambiador de Calor de Coraza y Tubos

To: IANCEM

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Subject: Inquiry about Stainless Steel Counterflow Water to Air Heat

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Specifications: Φ20 DN= 273; Quantity of tube pass 2; Quantity of

heat exchanger tube 56 ; Quantity of center raw tube 8; tube pass

flow area(m²) 0.0056 ; Heat exchanger area(m²) 7.0 ; and Tube

length(mm) 2000

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153

Anexo 11: Proforma para Secador Rotatorio

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Anexo 12: Proforma para Tanques de Extracción

155

To: Henan Hongke Heavy Machinery Co., Ltd.

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Message Subject Inquiry about China Lixiviation Tank, Sluge, Sawdust

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with 1.5 m diameter and 2.14m high whit a capacity of 3.78 cubic

meters. Just want to know the price of the machine and the price of

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Anexo 13: Proforma para Evaporador y Condensador

157

To: IANCEM

Dear Mr. Sebastian Andres Pozo Pozo ,

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Message Subject Re:Inquiry about Stainless Steel, Single Effect Central Effect

Concentration Evaporator with Condenser.

Message Content Dear Sebastian,

Thank for you inquiry.

To: Ms. Holly

Sent: 2017-09-29 07:24

Subject: Inquiry about, Single Effect Central Effect Concentration

Evaporator with Condenser.

Specifications: Φ20 DN= 273; Quantity of tube 16; Quantity of heat

exchanger tube 280Kw ; Quantity of center raw tube 8; tube pass

flow area(m²) 36.37 ; Evaporator area(m²) 7.0 ; and Tube length(mm)

5000

Inquired Product Stainless Steel Counterflow Water to Air Heat Exchanger

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Anexo 14: Proforma para Bombas Centrifugas

159

160

Anexo 15: Tablas Psicométricas

161

162

Anexo 16: Tablas de vapor

163

164

Anexo 17: Ficha Técnica Cera de Carnauba

165

166

167

Anexo 18: Planos de la Planta Extractora de cera